保持切换模式电源中的所需切换频率的系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种保持切换模式电源中的所需切换频率的系统，在一些实施例中，所述系统包括：放大器，所述放大器接收由切换模式电源生成的反馈电压信号；耦合至所述放大器的频率检测器，以基于所述切换模式电源的切换频率和目标频率的比较产生误差信号；以及耦合至所述放大器的滞后比较器，以控制所述切换频率，其中所述放大器使用所述误差信号调整所述反馈电压信号中的波纹的振幅，并且其中所述滞后比较器使用所述反馈电压信号控制所述切换频率。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种用于保持切换模式电源中的所需切换频率的装置或系统。
技术介绍
直流(DC)-DC变换器通常用于使电源电压逐步降低以满足特定电路的需要。在许多情况下，此类电路具有可变负载—例如，在DC电机中。DC电机存在于从医疗设备到汽车的无数种类型的电子产品中。为了节省电能同时保持对可变负载的适当电压供应，DC-DC变换器常采用脉冲宽度调制(PWM)，其中将快速接通和断开的输入电压施加至输出滤波器以便以有效方式对供应给负载的电压和电流进行调节(称为“切换模式电源(switch-mode power supplies)”)。切换操作常常通过滞后比较器执行，该比较器使用来自电源输出的反馈回路来确定调节负载所需的适当切换占空比。然而，电源的输出电压通常包含一定程度的波纹。滞后比较器的滞后跳变点可被设定为将该波纹考虑在内，以使得滞后比较器以所需频率改变输出状态，从而生成所需电源切换频率。然而，输出电压中的波纹的振幅可动态增大或减小，从而导致滞后比较器过于频繁或很少改变输出状态。这继而导致不适当的电源切换频率。因此，需要一种用于即使在面对波纹振幅变化时也可靠地控制切换模式电源的切换频率的技术。
技术实现思路
本技术解决了现有技术中的一项或多项技术问题。至少一些实施例涉及一种系统，该系统包括：放大器，该放大器接收由切换模式电源生成的反馈电压信号；耦合至放大器的频率检测器，以基于切换模式电源的切换频率和目标频率的比较产生误差信号；以及耦合至放大器的滞后比较器，以控制所述切换频率，其中放大器使用误差信号调
整反馈电压信号中的波纹的振幅，并且其中滞后比较器使用反馈电压信号控制所述切换频率。这些实施例可以各种方式进行补充，包括以任何顺序和任何组合利用如下概念中的任一者或全部：其中滞后比较器从放大器接收反馈电压信号；其中放大器为包括高通滤波器或带通滤波器的有源滤波器；其中放大器使用误差信号保持波纹的所述振幅。至少一些实施例涉及一种系统，该系统包括：直流(DC)-DC变换器，该变换器产生具有波纹的输出电压信号和具有所述波纹的反馈电压信号；耦合至变换器的频率检测器，该检测器将变换器的切换频率与目标频率进行比较并且基于所述比较产生误差信号；耦合至变换器和频率检测器的放大器，该放大器基于误差信号调整反馈电压信号中的所述波纹的振幅；以及耦合至放大器的滞后比较器，该比较器使用所述反馈电压信号控制变换器的切换频率。这些实施例可以各种方式进行补充，包括以任何顺序和任何组合利用如下概念中的任一者或全部：其中滞后比较器从放大器的输出接收反馈电压信号；其中放大器包括有源滤波器，该滤波器为高通滤波器或带通滤波器；其中变换器为降压变换器、升压变换器、升降压变换器、反相变换器、反激式变换器或单端初级电感器变换器(SEPIC)；其中滞后比较器使用固定滞后；其中频率检测器包括锁相回路(PLL)；还包括耦合至放大器的分压器，其中穿过分压器的反馈电压信号的一部分具有DC分量和交流电(AC)分量，并且其中穿过放大器的反馈电压信号的另一部分仅具有AC分量；其中放大器从DC-DC变换器的一部分而非产生输出电压信号的节点获得所述反馈电压信号。附图说明在附图以及在以下描述中公开了用于动态调整反馈电压波纹振幅以控制电源切换频率的技术。在附图中：图1为实施本文所述技术中的至少一些技术的一种示例性切换模式电源的电路示意图。图2为图1的切换模式电源中可用的一种示例性高通滤波器的电路示意图。图3为波特图，示出了本文所述的至少一些技术对波纹振幅的作用。图4为可用于执行本文所公开的技术中的至少一些技术的一种示例性方法的流程图。然而，应当理解，附图中给定的具体实施例以及对它们的详细描述并不限制本专利技术。相反，这些实施例和详细描述为普通技术人员提供了识别替代形式、等同形式和修改形式的基础，这些替代形式、等同形式和修改形式与给定实施例中的一个或多个一起被包括在所附权利要求书的范围内。具体实施方式本文公开了一种用于可靠地保持切换模式电源中的所需切换频率的技术。该技术尤其可用于往往经历不稳定切换频率的切换模式电源中，诸如接收可变输入电压的那些切换模式电源。该技术包括使用频率检测器生成误差信号，该误差信号反映切换模式电源的实际切换频率与目标频率之间的差值。放大器诸如有源滤波器使用误差信号增大或减小由切换模式电源提供的反馈电压信号中的波纹的振幅。放大器对波纹振幅进行调整，以使得放大器向其提供反馈电压信号的滞后比较器切换输出状态的频率比其电流输出状态切换频率更频繁或没有那么频繁。例如，如果放大器增大波纹的振幅，则波纹将更经常地超出滞后比较器的滞后，从而导致滞后比较器更频繁变化输出状态。这继而导致切换模式电源以更大频率切换。反之，如果放大器减小波纹的振幅，则波纹将不那么经常地超出滞后比较器的滞后，从而导致滞后比较器不那么频繁变化输出状态。这继而导致切换模式电源以更小频率切换。通过动态响应由系统中的不稳定性引起的波纹振幅变化，放大器能够在反馈电压信号中保持基本上恒定的波纹振幅(如，在5％内)，以及因此基本上恒定的电源切换频率。因此，例如，如果切换模式电源的输入处的较大输入电压摆幅导致波纹振幅增大以及由此切换频率增大，则频率检测器将确定电源的实际切换频率已超出目标频率并且将向放大器发出误差信号。放大器继而将向下调谐波纹振幅，直至实际电源切换频率返回到目标频率并且目标频率和实际切换频率之间的差异得以解决。图1为实施本文所述技术中的至少一些技术的一种示例性切换模式电源100的电路示意图。电源100可为例如DC-DC变换器，诸如降压变换
器、升压变换器、升降压变换器、反相变换器、反激式变换器或单端初级电感器变换器(SEPIC)。电源100包括开关102,104(如，晶体管开关)；耦合至接地108的输入电压源极106(如，汽车电池、主电源)；耦合至开关104的接地110；电感器112；输出电压节点114，在该节点提供输出电压VOUT；耦合至接地118的电容器116；包括阻抗120,122的分压器电路；耦合至阻抗122的接地124；耦合至节点114的放大器126；耦合至放大器126的求和放大器128；相位和频率检测器130(如，锁相回路(PLL))；耦合至检测器130的目标频率信号产生器132(如，振荡器)；检测器130和切换模式电源之间的切换频率信号133；检测器130和放大器126之间的误差信号134；从求和放大器128提供给滞后比较器144的反相输入140的反馈电压信号VFB 136；以及耦合至滞后比较器144的同相输入142的参考信号138。符号VFB和标号136用于区分提供给滞后比较器144的反馈电压信号与提供给分压器电路和放大器126的反馈电压信号；然而，术语“反馈电压信号”通常是指穿过电压和频率反馈回路119的信号，而不考虑该信号的任何修改形式。滞后比较器144驱动开关102,104，并且反相器146耦合于比较器144和开关104之间。至少放大器126、阻抗120,122、接地124、求和放大器128、频率检测器130、目标频率信号产生器132以及信号133,134,136形成电压和频率反馈回路119。可针对正在实施电源的特定应用，由熟练的电路技术人员根据必需本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于保持切换模式电源中的所需切换频率的系统，其特征在于所述系统包括：放大器，所述放大器接收由切换模式电源生成的反馈电压信号；频率检测器，所述频率检测器耦合至所述放大器，以基于所述切换模式电源的切换频率与目标频率的比较产生误差信号；以及滞后比较器，所述滞后比较器耦合至所述放大器，以控制所述切换频率，其中所述放大器使用所述误差信号调整所述反馈电压信号中的波纹的振幅，并且其中所述滞后比较器使用所述反馈电压信号控制所述切换频率。

【技术特征摘要】
2015.04.29 US 14/699,0421.一种用于保持切换模式电源中的所需切换频率的系统，其特征在于所述系统包括：放大器，所述放大器接收由切换模式电源生成的反馈电压信号；频率检测器，所述频率检测器耦合至所述放大器，以基于所述切换模式电源的切换频率与目标频率的比较产生误差信号；以及滞后比较器，所述滞后比较器耦合至所述放大器，以控制所述切换频率，其中所述放大器使用所述误差信号调整所述反馈电压信号中的波纹的振幅，并且其中所述滞后比较器使用所述反馈电压信号控制所述切换频率。2.根据权利要求1所述的用于保持切换模式电源中的所需切换频率的系统，其中所述滞后比较器从所述放大器接收所述反馈电压信号。3.根据权利要求1所述的用于保持切换模式电源中的所需切换频率的系统，其中所述放大器为有源滤波器，所述有源滤波器包括高通滤波器或带通滤波器。4.根据权利要求1所述的用于保持切换模式电源中的所需切换频率的系统，其中所述放大器使用所述误差信号保持所述波纹的所述振幅。5.一种用于保持切换模式电源中的所需切换频率的系统，其特征在于所述系统包括：DC-DC变换器，所述变换器产生具有波纹的输出电压信号和具有所述波纹的反馈电压信号；频率检测器，所述频率检测器耦合至...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·戴维斯，
申请(专利权)人：半导体元件工业有限责任公司，
类型：新型
国别省市：美国;US