用於消除開關電源輕載音頻噪聲的控制電路和控制方法
2023-05-06 23:51:16 2
用於消除開關電源輕載音頻噪聲的控制電路和控制方法
【專利摘要】本發明提供一種用於消除開關電源輕載音頻噪聲的控制電路和控制方法，控制電路包括：噪聲識別電路，用於檢測功率開關管的關閉時間是否達到閾值，並且在功率開關管關閉時間達到閾值時向邏輯控制電路發送觸發信號；邏輯控制電路，用於在接收到觸發信號時打開洩流單元；洩流單元，用於釋放輸出電容上的電荷，降低輸出電壓。控制方法如下：通過監控功率開關管的關閉時間來確認是否進入消噪模式；當功率開關管關閉時間達到設定閾值時間，觸發洩流電路釋放輸出電容上的電荷，降低輸出電壓。該控制電路和控制方法能夠保證開關電源在全負載範圍內的工作頻率高於音頻上限，有效的消除了開關電源的音頻噪聲。
【專利說明】用於消除開關電源輕載音頻噪聲的控制電路和控制方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及開關電源消噪技術，特別涉及升壓變換器、降壓變換器、升壓LED驅動等輕載音頻噪聲的消除控制電路和控制方法。
【背景技術】
[0002]線性穩壓器是一種無需使用開關元件而能提供一個恆定電壓輸出的DC-DC轉換器，其低成本、低噪聲及其簡單易用等特性而在眾多應用中得到非常廣泛的使用，並在很長的時間內都佔據著市場的主要份額。但線性穩壓器存在致命的缺點，低效率！線性穩壓器的低效率迫使工程師尋求新的解決方案，正是在這一背景下，開關電源開始廣泛進入人們的生活中。一個良好的開關電源效率可達95%甚至更高。但是，開關電源在帶給我們高效率的同時也給我們帶來了噪聲。當開關頻率落在20Hz-20kHz範圍內，由於電感及電容等外部器件的機械振動還會產生刺耳的聲音(嘯叫)，嚴重影響設備的使用。
【發明內容】
[0003]本發明的目的在於提供一種用於消除開關電源輕載音頻噪聲的控制電路和控制方法，該控制電路和控制方法能夠保證開關電源在全負載範圍內的工作頻率高於音頻上限，有效的消除了開關電源的音頻噪聲。
[0004]為實現上述目的，本發明提供一種用於消除開關電源輕載音頻噪聲的控制電路，包括:
[0005]噪聲識別電路，連接於功率開關管柵極與邏輯控制電路之間，用於檢測功率開關管的關閉時間是否達到閾值，並且在功率開關管關閉時間達到閾值時向邏輯控制電路發送觸發信號；
[0006]邏輯控制電路，連接於噪聲識別電路與洩流單元之間，用於在接收到觸發信號時打開洩流單元；
[0007]洩流單元，連接於輸出電壓檢測埠與邏輯控制電路之間，用於釋放輸出電容上的電荷，降低輸出電壓。
[0008]優選的，所述噪聲識別電路由計時電路構成。
[0009]優選的，所述邏輯控制電路由RS觸發器構成。
[0010]優選的，所述洩流單元包括脈衝發生器、限流電阻以及開關MOS管。
[0011]為實現上述目的，本發明還提供一種用於消除開關電源輕載音頻噪聲的控制方法，具體如下:
[0012]通過監控功率開關管的關閉時間是否達到設定閾值時間來確認是否進入消噪模式；
[0013]當功率開關管關閉時間達到設定閾值時間，進入消噪模式，觸發洩流電路釋放輸出電容上的電荷，降低輸出電壓，使功率開關管的關閉時間小於音頻周期下限，消除音頻噪聲。[0014]上述控制方法進一步方案如下:
[0015]設置噪聲識別電路，連接於功率開關管柵極與邏輯控制電路之間，用於檢測功率開關管的關閉時間是否達到閾值，並且在功率開關管關閉時間達到閾值時向邏輯控制電路發送觸發信號。
[0016]設置邏輯控制電路，連接於噪聲識別電路與洩流單元之間，用於在接收到觸發信號時打開洩流單元。
[0017]設置洩流單元，連接於輸出電壓檢測埠與邏輯控制電路之間，用於釋放輸出電容上的電荷，降低輸出電壓。
[0018]優選的，所述噪聲識別電路由計時電路構成。
[0019]優選的，所述邏輯控制電路由RS觸發器構成。
[0020]優選的，所述洩流單元包括脈衝發生器、限流電阻以及開關MOS管。
[0021]噪聲識別電路(計時電路)監測功率開關管的柵極信號，通過監控功率開關管的關閉時間來確認是否進入消噪模式，當功率開關管關閉時間達到設定閾值時間，噪聲識別電路(計時電路)向邏輯控制電路發送觸發信號，邏輯控制電路接收到觸發信號即打開洩流單元，洩流單元釋放輸出電容上的電荷，降低輸出電壓，以此來保證功率開關管的關閉時間小於音頻周期下限，消除音頻噪聲。該電路適用於升壓LED驅動器、升壓變換器以及降壓變換器。
[0022]本發明的優點和有益效果在於:提供一種用於消除開關電源輕載音頻噪聲的控制電路和控制方法，該控制電路和控制方法能夠保證開關電源在全負載範圍內的工作頻率高於音頻上限，有效的消除了開關電源的音頻噪聲。適用於升壓LED驅動器、升壓變換器以及降壓變換器。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023]圖1是本發明用於消除開關電源輕載音頻噪聲的控制電路的拓撲圖；
[0024]圖2是本發明用於消除開關電源輕載音頻噪聲的控制電路的升壓拓撲圖；
[0025]圖3是噪聲識別電路的具體實現方式；
[0026]圖4是脈衝發生器的具體實現方式；
[0027]圖5是本發明用於消除開關電源輕載音頻噪聲的控制電路的邏輯時序波形圖；
[0028]圖6是本發明用於消除開關電源輕載音頻噪聲的控制電路的工作波形圖。
【具體實施方式】
[0029]下面結合附圖和實施例，對本發明的【具體實施方式】作進一步描述。以下實施例僅用於更加清楚地說明本發明的技術方案，而不能以此來限制本發明的保護範圍。
[0030]本發明具體實施的技術方案是:
[0031]如圖1所示，本發明提供一種用於消除開關電源輕載音頻噪聲的控制電路，包括:
[0032]噪聲識別電路76，連接於功率開關管66柵極與邏輯控制電路79之間，用於檢測功率開關管66的關閉時間是否達到閾值，並且在功率開關管66關閉時間達到閾值時向邏輯控制電路79發送觸發信號；
[0033]邏輯控制電路79，連接於噪聲識別電路76與洩流單元80之間，用於在接收到觸發信號時打開洩流單元80 ；
[0034]洩流單元80，連接於輸出電壓檢測埠與邏輯控制電路79之間，用於釋放輸出電容上的電荷，降低輸出電壓。
[0035]所述噪聲識別電路76由計時電路構成。
[0036]所述邏輯控制電路79由RS觸發器構成。
[0037]所述洩流單元80包括脈衝發生器、限流電阻以及開關MOS管。
[0038]本發明還提供一種用於消除開關電源輕載音頻噪聲的控制方法，具體如下:
[0039]通過監控功率開關管66的關閉時間是否達到設定閾值時間來確認是否進入消噪模式；
[0040]當功率開關管66關閉時間達到設定閾值時間，進入消噪模式，觸發洩流電路釋放輸出電容上的電荷，降低輸出電壓，使功率開關管66的關閉時間小於音頻周期下限，消除
音頻噪聲。
[0041]上述控制方法進一步方案如下:
[0042]設置噪聲識別電路76，連接於功率開關管66柵極與邏輯控制電路79之間，用於檢測功率開關管66的關閉時間是否達到閾值，並且在功率開關管66關閉時間達到閾值時向邏輯控制電路79發送觸發信號。
[0043]設置邏輯控制電路79，連接於噪聲識別電路76與洩流單元80之間，用於在接收到觸發信號時打開洩流單元80。
[0044]設置洩流單元80，連接於輸出電壓檢測埠與邏輯控制電路79之間，用於釋放輸出電容上的電荷，降低輸出電壓。
[0045]所述噪聲識別電路76由計時電路構成。
[0046]所述邏輯控制電路79由RS觸發器構成。
[0047]所述洩流單元80包括脈衝發生器、限流電阻以及開關MOS管。
[0048]噪聲識別電路76(計時電路)監測功率開關管66的柵極信號，通過監控功率開關管66的關閉時間來確認是否進入消噪模式，當功率開關管66關閉時間達到設定閾值時間，噪聲識別電路76(計時電路)向邏輯控制電路79發送觸發信號，邏輯控制電路79接收到觸發信號即打開洩流單元80，洩流單元80釋放輸出電容上的電荷，降低輸出電壓，以此來保證功率開關管66的關閉時間小於音頻周期下限，消除音頻噪聲。該電路適用於升壓LED驅動器、升壓變換器以及降壓變換器。
[0049]圖2所示是本發明用於消除開關電源輕載音頻噪聲的控制電路應用於升壓變換器的升壓拓撲圖。
[0050]如圖3所示，本發明的一種用於消除開關電源輕載音頻噪聲的控制電路中計時電路76的具體實現形式。當DRV變為低電平時，開關105打開，開關107關閉，電流源104向電容106充電，若DRV低電平時間達到計時器設定時間，電容106電壓達到設定閾值電壓，比較器102翻轉，Timer Out輸出低電平，對觸發器79置位，打開NMOS開關管73。若DRV低電平時間小於計時器設定時間，Timer Out持續保持高電平，不對觸發器79置位。
[0051]如圖4所示，本發明的一種用於消除開關電源輕載音頻噪聲的控制電路中脈衝發生器77的具體實現形式。當Discharge為低電平時，開關117打開，開關115關閉，電容116兩端電壓為0，Pulse輸出高電平。當Discharge變為高電平時，開關117關閉，開關115打開，電流源114向電容116充電，電容兩端電壓達到設定閾值電壓，比較器112翻轉，Pulse變為低電平，等DRV變為高電平時，觸發器79復位，關閉NMOS開關管73。
[0052]如圖5所示，本發明的一種用於消除開關電源輕載音頻噪聲的控制電路的邏輯時序波形圖。當信號DRV低電平時間達到閾值時間，Timer out變為低電平，觸發器(79)置位，Di scharge變為高，打開NMOS開關管(73)，同時觸發器(79)復位端變低電平。當輸出電壓(Vo)降低，DRV變高，同時觸發Timer out變高，觸發器(79)復位為低電平，NMOS開關管(73)關閉，電荷釋放結束。
[0053]如圖6所示，是採用一種用於消除開關電源輕載音頻噪聲的控制電路的工作波形圖。由於採用了本發明，保證系統的開關頻率大於音頻噪聲的上限，系統不會產生音頻噪聲。
[0054]以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發明技術原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護範圍。
【權利要求】
1.用於消除開關電源輕載音頻噪聲的控制電路，其特徵在於，包括: 噪聲識別電路，連接於功率開關管柵極與邏輯控制電路之間，用於檢測功率開關管的關閉時間是否達到閾值，並且在功率開關管關閉時間達到閾值時向邏輯控制電路發送觸發信號; 邏輯控制電路，連接於噪聲識別電路與洩流單元之間，用於在接收到觸發信號時打開洩流單元； 洩流單元，連接於輸出電壓檢測埠與邏輯控制電路之間，用於釋放輸出電容上的電荷，降低輸出電壓。
2.根據權利要求1所述的用於消除開關電源輕載音頻噪聲的控制電路，其特徵在於，所述噪聲識別電路由計時電路構成。
3.根據權利要求2所述的用於消除開關電源輕載音頻噪聲的控制電路，其特徵在於，所述邏輯控制電路由RS觸發器構成。
4.根據權利要求3所述的用於消除開關電源輕載音頻噪聲的控制電路，其特徵在於，所述洩流單元包括脈衝發生器、限流電阻以及開關MOS管。
5.用於消除開關電源輕載音頻噪聲的控制方法，其特徵在於:通過監控功率開關管的關閉時間是否達到設定閾值時間來確認是否進入消噪模式； 當功率開關管關閉時間達到設定閾值時間，進入消噪模式，觸發洩流電路釋放輸出電容上的電荷，降低輸出電壓，使功率開關管的關閉時間小於音頻周期下限，消除音頻噪聲。
6.根據權利要求5所述的用於消除開關電源輕載音頻噪聲的控制方法，其特徵在於: 設置噪聲識別電路，連接於功率開關管柵極與邏輯控制電路之間，用於檢測功率開關管的關閉時間是否達到閾值，並且在功率開關管關閉時間達到閾值時向邏輯控制電路發送觸發信號。 設置邏輯控制電路，連接於噪聲識別電路與洩流單元之間，用於在接收到觸發信號時打開洩流單元。 設置洩流單元，連接於輸出電壓檢測埠與邏輯控制電路之間，用於釋放輸出電容上的電荷，降低輸出電壓。
7.根據權利要求6所述的用於消除開關電源輕載音頻噪聲的控制電路，其特徵在於，所述噪聲識別電路由計時電路構成。
8.根據權利要求7所述的用於消除開關電源輕載音頻噪聲的控制電路，其特徵在於，所述邏輯控制電路由RS觸發器構成。
9.根據權利要求8所述的用於消除開關電源輕載音頻噪聲的控制電路，其特徵在於，所述洩流單元包括脈衝發生器、限流電阻以及開關MOS管。
【文檔編號】H02M1/08GK103532352SQ201310511338
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年10月25日 優先權日:2013年10月25日
【發明者】鄒兆一, 趙志琴, 袁波 申請人:常熟英特電子科技有限公司