開關模式電源裝置及其驅動方法
2023-05-25 10:48:31 2
專利名稱：開關模式電源裝置及其驅動方法
技術領域：
本發明的方面涉及開關模式電源(SMPS)裝置、包括該SMPS裝置的圖像形成設備、和驅動該SMPS裝置的方法。更具體地說，本發明的方面涉及能夠防止由於阻抗變化導致的電磁幹擾發生並減少功耗的開關模式電源裝置、包括該SMPS裝置的圖像形成設備、和驅動該SMPS裝置的方法。
背景技術：
諸如印表機、影印機(pho to cop i er )、傳真機、以及能夠將幾種不同的辦公設備的功能組合到單個機器中的多功能裝置的圖像形成設備是通過執行與輸入數據對應的列印操作而在列印介質上列印圖像的裝置。圖像形成設備需要電源裝置來將AC輸入電壓轉換為DC輸出電壓並將DC輸出電壓供應到諸如列印控制部分或列印引擎部分的各部分，在列印介質上列印圖像，並排出在其上形成圖像的列印介質，其中列印控制部分具有用以控制列印操作的微控制器，列印引擎部分收納一堆諸如列印紙的列印介質。開關模式電源(SMPS)裝置對商用AC整流並將其平滑為DC，然後將該DC轉換為諸如IOOkHz的高頻，從而可利用變壓器獲得合適的電壓。控制SMPS裝置的輸出電壓的方法通常包括根據輸出電壓變化控制開關脈衝的佔空比的脈寬調製(PWM )方法、控制開關脈衝的頻率的方法、和控制開關脈衝的相位的方法。最近，圖像形成設備的功能已經多樣化和複雜化，並且非常需要減少其電功耗。因此，已經嘗試了各種方法來減少SMPS裝置的電功耗。作為一種減少電功耗的方式，已經將準諧振控制施加到SMPS裝置上。下面將簡要描述準諧振控制方法。圖6是圖示了根據相關技術的執行準諧振控制的SMPS裝置的一部分的電路圖。圖7是圖示了圖6的SMPS裝置中的波形的圖，以及圖8是說明SMPS裝置響應於圖7中圖示的波形而進行的操作的圖。在準諧振控制中，MOS電晶體(M_TR)通過在跨越M_TR的電壓差達到從導通狀態切換到截止狀態期間的最小電壓時開始導通狀態，而觸發一新循環。因此，當M_TR中的電功耗減少時，SMPS裝置的電功耗也減少。參考圖6至8，控制器(IC)響應於電源電壓VCC而輸出預定頻率的開關信號來控制M_TR的開關。因此，從外部電源獲得的DC輸入電壓DC_IN被整流和平滑化，並且其根據在圖7的上半部分所示的(在圖6的點P3檢測到的)開關信號而以預定的脈衝波形被供應到變壓器的初級繞組LU。
因此，在變壓器的次級繞組L12處生成與開關信號基本上具有相同頻率的原始(primitive)開關信號,其在由次級繞組L12的電感和電容器Cll的電容形成的諧振頻率上諧振，並按照在圖6的點P4處檢測的、圖7的下半部分所示的脈衝波形被輸入到控制器1C。生成該原始開關信號，並且該原始開關信號根據用於控的開關的預定頻率的開關信號來接收反饋。術語「原始開關信號」在這裡指的是為了輸出開關信號而利用準諧振控制方法先前生成的信號。圖6中的電路還包括如圖6所示連接的電阻器1 11、1 12、1 13、1 14、和R15。控制器IC例如通過檢測具有諸如O電壓的參考電壓的開關信號的電壓、並例如在供應低於O電壓的開關信號的時間段超過諸如8 μ s的參考時間時輸出開關信號來使用準諧振控制驅動SMPS裝置。然而，具有上述配置的SMPS裝置的問題在於，諧振根據電感和電容繼續，直到重置了磁心(core)為止。此外，因為只要控制器IC檢測到O電壓並且電壓處於O之下多於 參考時間，都輸出開關信號，所以當利用SMPS裝置的輸出驅動輕負載時，感應電流低並且開關頻率增加。從低頻信號中的諧波檢測到電磁幹擾(EMI)。然而，該EMI是從高頻信號中的初始頻率分量中檢測到的，這導致開關頻率的增加和EMI特性的惡化。因此，當以較短間隔輸出開關信號時，與提供重負載時相比，M_TR的導通和截止操作隨著輕負載的提供而增加，這接著增加了 M_TR和SMPS裝置的功耗。
發明內容
根據本發明的各方面，提供了能夠防止由於負載的阻抗變化導致的EMI惡化並減少SMPS裝置中的電功耗的開關模式電源(SMPS)裝置；包括該SMPS裝置的圖像形成設備；和驅動該SMPS裝置的方法。根據本發明的一方面，開關模式電源(SMPS)裝置包括功率轉換部分，根據開關信號而將輸入電壓轉換為輸出電壓，並基於通過接收輸出電壓的負載所汲取的功率來輸出在改變開關信號的頻率時使用的原始開關信號；諧振電路，根據負載阻抗的變化使用可變諧振頻率來改變原始開關信號的佔空比；以及信號控制部分，比較根據可變諧振頻率諧振的原始開關信號的電壓和參考電壓，並且在原始開關信號的電壓保持低於參考電壓長於參考時間時，改變開關信號的頻率並輸出具有改變後的頻率的開關信號。根據本發明的一方面，所述諧振電路包括阻抗檢測部分，檢測負載阻抗的變化，並根據檢測到的阻抗來輸出佔空比控制信號；以及佔空比調整部分，響應於佔空比控制信號而改變原始開關信號的佔空比。根據本發明的一方面，該佔空比調整部分包括第一電容器，用以諧振該原始開關信號；第一開關部分，響應於佔空比控制信號而被激活；以及第二電容器，與第一開關部分串聯連接，第二電容器與第一開關部分的串聯連接被並聯連接到第一電容器，使得當第一開關部分被激活時，第二電容器與第一電容器合作而形成諧振電路的可變諧振頻率。根據本發明的一方面，該阻抗檢測部分包括第三電容器，其被形成為具有根據負載阻抗的變化改變的充電電壓，並輸出該充電電壓作為佔空比控制信號。根據本發明的一方面，該SMPS裝置還包括過電流檢測部分，其在過電流流過該功率轉換部分時，輸出過電流檢測信號到該信號控制部分。根據本發明的一方面，該諧振電路與該過電流檢測部分並聯連接。根據本發明的一方面，該功率轉換部分還包括第二開關部分，其通過響應所述開關信號被激活，來改變輸入電壓。根據本發明的一方面，該功率轉換部分包括初級繞組，向其供應輸入電壓；第一次級繞組，耦接到初級繞組，並感應輸出電壓；以及第二次級繞組，耦接到初級繞組，並感應原始開關信號。根據本發明的一方面，所述諧振電路包括第一電容器，連接到第二次級繞組，並輸出所諧振的原始開關信號；第二電容器；以及第一電晶體，與第二電容器串聯連接，第一電晶體和第二電容器的串聯連接與第一電容器並聯連接，該第一電晶體根據負載阻抗的變化而被激活，以選擇性地並聯連接第一電容器和第二電容器。 根據本發明的一方面，該功率轉換部分還包括第二電晶體，其響應於開關信號而改變被供應到初級繞組的輸入電壓。根據本發明的一方面，該SMPS裝置還包括連接到第二電晶體的電阻器，當過電流在初級繞組中流動時，該電阻器向信號控制部分輸出該電阻器兩端的電壓差作為過電流檢測信號。根據本發明的一方面，該諧振電路還包括與電阻器並聯連接的第三電容器，其根據基於負載阻抗變化改變的該電阻器兩端的電壓差而被充電到某一電壓，並向第一電晶體輸出該充電電壓作為佔空比控制信號。根據本發明的一方面，提供了一種圖像形成設備，接收輸入電壓和列印數據，並根據該列印數據執行列印，該圖像形成設備包括列印控制部分，接收列印數據並將該列印數據轉換為位像；列印引擎部分，將該位像列印到列印介質上；以及開關模式電源(SMPS)裝置，其根據開關信號而將輸入電壓轉換為列印控制部分和列印引擎部分所接收的一個或多個輸出電壓，並根據列印控制部分和列印引擎部分的操作模式來改變開關信號的頻率。根據本發明的一方面，所述操作模式包括列印模式，其中列印引擎部分和列印控制部分被激活，並操作以在列印介質上列印位像；和待機模式，其中列印引擎部分和列印控制部分被停用；以及其中該SMPS裝置在待機模式中改變該開關信號的頻率。根據本發明的一方面，所述SMPS裝置包括功率轉換部分，根據開關信號將輸入電壓轉換為一個或多個輸出電壓，並基於用於接收所述一個或多個輸出電壓的列印引擎部分和列印控制部分所汲取的功率來輸出在改變開關信號的頻率時使用的原始開關信號；諧振電路，根據用於接收所述一個或多個輸出電壓的列印引擎部分和列印控制部分的阻抗變化，使用可變諧振頻率改變該原始開關信號的佔空比；以及信號控制部分，比較根據可變諧振頻率諧振的原始開關信號的電壓和參考電壓，並且在原始開關信號的電壓保持低於參考電壓長於一參考時間時，改變開關信號的頻率並輸出具有改變後的頻率的開關信號。根據本發明的一方面，提供了一種驅動開關模式電源(SMPS)裝置的方法，該SMPS裝置根據開關信號而將輸入電壓轉換為輸出電壓，並將輸出電壓提供給負載，該方法包括確定負載阻抗的變化；以及當提供給負載的功率被確定為減少時，改變開關信號的頻率。根據本發明的一方面，所述改變開關信號的頻率的步驟包括生成在改變開關信號的頻率時使用的原始開關信號；改變諧振頻率，以改變原始開關信號的佔空比；以及根據改變後的諧振頻率來諧振該原始開關信號。根據本發明的一方面，所述改變開關信號的頻率的步驟包括比較根據可變諧振頻率諧振的原始開關信號的電壓和參考電壓；以及當原始開關信號的電壓保持低於參考電壓長於一參考時間時，改變開關信號的頻率並輸出具有改變後的頻率的開關信號。根據本發明的一方面，所述改變諧振頻率的步驟包括增加確定諧振頻率的電容，從而改變原始開關信號的佔空比。根據本發明的一方面，一種開關模式電源(SMPS)裝置包括功率轉換部分，用於接收輸入電壓，接收具有受控頻率的開關信號，根據具有受控頻率的該開關信號將輸入電壓轉換為輸出電壓，將輸出電壓輸出到負載，以及基於該負載所汲取的功率來輸出在控制具有受控頻率的該開關信號的頻率時使用的原始開關信號；諧振電路，用於接收原始開關信號，將原始開關信號諧振在由負載所汲取的功率確定的諧振頻率上，以及輸出所諧振的原始開關信號；以及信號控制部分，用於接收所諧振的原始開關信號，生成開關信號，根據 所諧振的原始開關信號來控制開關信號的頻率；以及向該功率轉換部分輸出具有受控頻率的開關信號。本發明的其它方面和/或優點部分地將在接下來的描述中陳述、部分地將從該描述中顯而易見、或者可通過實踐本發明而獲知。
根據接下來結合附圖對本發明的實施例進行的描述，本發明的以上和/或其它方面和優點將會變得更加明顯和易於理解，其中圖I是根據本發明一方面的圖像形成設備的框圖；圖2是根據本發明一方面的圖I的開關模式電源(SMPS)裝置的框圖；圖3是根據本發明一方面的圖2的SMPS裝置的一部分的電路圖；圖4是根據本發明一方面的SMPS裝置的又一個電路圖；圖5是用以說明本發明一方面的圖3和4的SMPS裝置的操作的波形圖；圖6是圖示了根據相關技術的執行準諧振控制的SMPS裝置的一部分的電路圖；圖7是圖示了在根據相關技術的圖6的SMPS裝置中的波形的圖；以及圖8是說明根據相關技術的圖6的SMPS裝置響應於圖7中圖示的波形而進行的操作的圖。
具體實施例方式現在將詳細參考在附圖中示出了其示例的本發明的實施例，在附圖中相同的參考符號始終指的是相同的元件。下面通過參考圖來描述這些實施例以說明本發明。圖I是根據本發明一方面的圖像形成設備的框圖。參考圖1，根據本發明一方面的圖像形成設備100包括開關模式電源(SMPS)裝置200、列印控制部分300、和列印引擎部分400。SMPS裝置200將AC輸入電壓(AC_IN)轉換為DC，使DC電壓降壓，並向圖像形成設備100的列印控制部分300和列印引擎部分400提供DC輸出電壓DC1、DC2。
根據本發明一方面，SMPS裝置200使用PWM變換方法，以便將輸出電壓DC1、DC2輸出到布置在圖像形成設備100內的列印控制部分300和列印引擎部分400 ;並使用準諧振控制方法，來減少在操作內部元件時的電功耗，以生成電源部分200的輸出電壓DC1、DC2。根據本發明一方面，當SMPS裝置200根據準諧振控制方法操作時，SMPS裝置200檢測阻抗變化，以便防止根據負載的阻抗變化引起的電磁幹擾(EMI)惡化，其中該負載諸如為與SMPS裝置200連接、並從SMPS裝置200接收輸出電壓DC1、DC2的列印控制部分300和列印引擎部分400 ;並且該SMPS裝置200根據檢測而自適應地控制開關信號的頻率以生成輸出電壓DC1、DC2。將結合圖2至5描述關於SMPS裝置200的詳細描述。列印控制部分300由從SMPS裝置200輸出的第一 DC輸出電壓DCl驅動，並控制圖像形成設備100的整體操作，諸如從用戶接收列印數據、將所接收的列印數據轉換為位像、以及輸出驅動控制信號以控制列印引擎部分400的相應部件。 更具體他，列印控制部分300控制列印引擎部分400的整體操作，包括列印介質的裝載和輸送、根據位像在列印介質上形成圖像；並且還控制圖像形成設備100的整體操作，包括確定諸如卡紙等的列印錯誤。列印控制部分300還控制列印引擎部分400，以在待機模式操作，並且在沒有輸入列印數據時不執行任何列印操作。如果圖像形成設備100例如為雷射印表機，則列印引擎部分400包括光敏鼓、顯影裝置、熔凝器(fuser)、和用於向光敏鼓發射雷射束的雷射掃描單元(LSU)。列印引擎部分400的元件是根據從SMPS裝置200輸出的第二 DC電壓DC2和從列印控制部分300輸出的控制信號來驅動的，並基於從列印控制部分300接收的位像而在列印介質上形成圖像。根據本發明的一個方面，當列印控制部分300和列印引擎部分400在待機模式中操作時，SMPS裝置200的負載阻抗降低，並且SMPS裝置200根據負載改變來控制開關信號的頻率以生成輸出電壓DC1、DC2。在這個具體示例中，提供一個SMPS裝置200來生成第一和第二 DC輸出電壓DCl、DC2。然而，可提供兩個SMPS裝置200來獨立地生成第一和第二 DC輸出電壓DC1、DC2。可替換地，一個SMPS裝置200可取決於圖像形成設備100的元件的電壓需求來生成多於兩個DC輸出電壓。圖2是根據本發明一方面的圖I的SMPS裝置的框圖。參考圖2，根據本發明一方面的SMPS裝置200包括功率轉換部分220、諧振電路240、和信號控制部分260。SMPS裝置200與圖I圖示的SMPS裝置200具有相同的構造。更具體地，功率轉換部分220接收通過對輸入AC電壓AC_IN進行整流和平滑化而獲得的輸入電壓DC_IN，降低電壓DC_IN以獲得輸出電壓DC1、DC2，並向圖像形成設備100的列印控制部分300和列印引擎部分400提供DC輸出電壓DC1、DC2，以在圖像形成設備100內部使用。功率轉換部分220執行控制，使得根據開關信號向SMPS 200供應輸入電壓DC_IN。因此，輸入電壓DC_IN以脈衝波形被供應到功率轉換部分220，使得輸入電壓DC_IN的脈衝與O電壓的脈衝交替發生。另外，功率轉換部分220使用輸入電壓DC_IN生成原始開關信號以用於改變開關信號的頻率，並輸出該原始開關信號。諧振電路240包括阻抗檢測部分242和佔空比調整部分244。更具體地，阻抗檢測部分242檢測根據與功率轉換部分220連接的列印引擎部分400的操作模式而變化的阻抗，並輸出佔空比控制信號來控制原始開關信號的佔空比的調
難
iF. O
當功率轉換部分220的負載阻抗增加時，輸出具有高電壓電平的佔空比控制信號，而當功率轉換部分220的負載阻抗降低時，輸出具有低電壓電平的佔空比控制信號。佔空比調整部分244根據從阻抗檢測部分242輸出的、具有根據功率轉換部分220的負載阻抗變化的電壓電平的佔空比控制信號，來控制從功率轉換部分220輸出的原始開關號的佔空比。根據本發明的一方面，當供應具有高電壓電平的佔空比控制信號時停用佔空比調整部分244，使得原始開關信號基於預定諧振頻率諧振並輸出。當供應具有低電壓電平的佔空比控制信號時激活佔空比調整部分244，使得原始開關信號基於變化諧振頻率而諧振並輸出，其中該變化諧振頻率是與另一諧振頻率組合的預定諧振頻率。信號控制部分260從諧振電路240接收具有變化的或不變的佔空比的原始開關信號，並生成開關信號以生成輸出電壓DC1、DC2。信號控制部分260響應於具有變化佔空比的原始開關信號，來改變開關信號的頻率，並輸出具有變化頻率的開關信號，並響應於具有不變佔空比的原始開關信號，來將開關信號頻率保持不變，並輸出具有不變頻率的開關信號。下面將詳細說明根據本發明一方面的SMPS 200的操作。圖3是根據本發明一方面的圖2的SMPS裝置的一部分的電路圖，以及圖4是根據本發明一方面的SMPS裝置的又一個電路圖。更具體地，圖3示出了 SMPS裝置的用以改變開關信號頻率的部分的電路圖，其中SMPS裝置採用準諧振控制來試圖減少功耗，以及圖4是示意性示出以重新排列形式合併圖3的電路的SMPS裝置的整體結構的電路圖。參考圖2至4，根據本發明一方面的SMPS裝置包括功率轉換部分220、諧振電路240、信號控制部分260、和過電流檢測部分280。功率轉換部分220包括變壓器，該變壓器包括初級繞組LI，通過其來輸入所述輸入電壓DC_IN ;第一次級繞組LI，感應耦接到初級繞組LI，並生成輸出電壓DCl、DC2 ;以及第二次級繞組L3，感應耦接到初級繞組LI，並生成原始開關信號。功率轉換部分220包括MOS電晶體M_TR，其與初級繞組LI串聯連接，並促使脈動輸入電壓DC_IN流過初級繞組LI並感應耦接到次級繞組L2、L3。響應於開關信號而導通和截止M_TR，並且輸入電壓DC_IN根據M_TR的開關而以預定的脈衝波形脈動，並被供應到初級繞組LI。在次級繞組L2、L3中形成感應電壓，其是根據輸入到初級繞組LI的輸入電壓DC_IN以及初級和次級繞組L1、L2、L3的匝數比確定的下降電壓。利用整流器Dl和電容器C4來整流和平滑化第一次級繞組L2中的感應電壓，並將其輸出為輸出電壓DC1、DC2，而第二次級繞組L3中的感應電壓作為原始開關信號被供應到諧振電路240，用於改變開關信號的頻率。下面將說明與功率轉換部分220連接的過電流檢測部分280。過電流檢測部分280與M_TR的源極端連接，以檢測過電流，並且在過電流流過M_TR時向信號控制部分260提供過電流檢測信號。為此，過電流檢測部分280包括與M_TR連接的電阻器R4、R5，並向信號控制部分260提供由電阻器R4、R5劃分的電壓作為過電流檢測信號。更具體地，當過電流流過M_TR時，M_TR的源極端具有與正常狀態相比相對高的電壓電平。該源極端的高電壓被電阻器R4、R5劃分，並被供應到信號控制部分260，使得當所接收的電壓超過可接受範圍時，信號控制部分260中斷開關信號並截止M_TR。因此，保護SMPS裝置200內的部件免於過電流。 諧振電路240包括阻抗檢測部分242和佔空比調整部分244。阻抗檢測部分242相對於M_TR的源極端而與過電流檢測部分280並聯連接。阻抗檢測部分242檢測功率轉換部分220的負載阻抗，並輸出佔空比調整信號。更具體地，當功率轉換部分220的負載具有相對高的阻抗時，諸如在其中連接到功率轉換部分220的列印引擎部分400具有已增加的阻抗來執行列印的列印模式中，在功率轉換部分220的初級繞組LI中流動的電流增加，並因此流到阻抗檢測部分242的電流量也增加。相反，當功率轉換部分220的負載具有相對低的阻抗時，諸如在待機模式中時，在功率轉換部分220的初級繞組LI中流動的電流量減少，並因此流過阻抗檢測部分242的電流量也減少。阻抗檢測部分242包括電容器C3，用以檢測電流的變化，並輸出佔空比控制信號。如上面說明的，在列印模式中，在電容器C3處形成相對高的電壓電平，而在待機模式中，在電容器C3處形成相對低的電壓電平。將電容器C3的充電電壓作為佔空比控制信號供應到佔空比調整部分244。佔空比調整部分244根據從阻抗檢測部分242輸出的佔空比控制信號而可變地形成諧振電路240的諧振頻率。為此，佔空比調整部分244包括第一電容器Cl、開關部分TR、和第二電容器C2。第一電容器Cl確定諧振電路240的諧振頻率。開關部分TR例如可以是PNP類型電晶體，並從阻抗檢測部分242接收佔空比控制信號，以及根據該佔空比控制信號而被選擇性地激活。更具體地，在列印模式中根據具有高電平電壓的佔空比控制信號而停用開關部分TR,並且在這個情況下，由第一電容器Cl來確定諧振電路240的諧振頻率。第二電容器C2根據開關部分TR的開關，而與開關部分TR串聯連接，並進而與第一電容器Cl並聯連接、或者從第一電容器Cl斷開。更具體地，在待機模式中根據具有低電壓電平的佔空比控制信號來激活開關部分TR,並在這個情況下,通過根據第一和第二電容器Cl、C2的組合電容來組合第一電容器Cl的諧振頻率和第二電容器C2的諧振頻率，而確定諧振電路240的諧振頻率。換言之，根據第一電容器Cl和第二電容器C2的組合電容，將諧振電路240的諧振頻率形成為可變的諧振頻率。圖3和4所示的電路還包括如圖3和4所示連接的電阻器Rl、R2、R3、R6、和R7。
可以將信號控制部分260形成為一個集成電路(1C)。根據本發明的一方面，可以將NCP 1207控制器用作信號控制部分260。信號控制部分260輸出開關信號以控制功率轉換部分220的M_TR的操作，當接收到過電流檢測部分280的過電流檢測信號時中斷開關信號，根據功率轉換部分220的負載的阻抗變化來改變開關信號的頻率，並輸出該結果。更具體地，信號控制部分260根據準諧振控制來生成並輸出開關信號，其中在準諧振控制中，當跨越M_TR的電壓差達到從導通狀態到截止狀態的改變期間的最小電壓時，M_TR開始導通狀態以便觸發新的循環。此外，當在列印模式中停用諧振電路240的TR時，信號控制部分260通過第一電容器Cl接收其中根據諧振頻率諧振的原始開關信號。結果，列印模式中的信號控制部分260輸出與從諧振電路240輸出的開關信號具有相同頻率的開關信號。相反，在待機模式中激活諧振電路240的TR，並因此信號控制部分260接收根據基於第一和第二電容器Cl、C2 的組合電容所形成的可變諧振頻率而諧振的原始開關信號。結果，待機模式中的信號控制部分260輸出比從諧振電路240輸出的開關信號具有更低頻率的開關信號，並因此縮短開關信號的輸出間隔。下面將更詳細地說明這一點。圖5是用以說明根據本發明一方面的圖3和4的SMPS裝置的操作的波形圖。上部的圖表示在圖3和4的點Pl處檢測到的開關信號，而下部的圖表示在圖3和4的點P2處檢測到的原始開關信號。現在參考圖3至5，諧振電路240在待機模式期間由於第二電容器C2而具有可變諧振頻率，並因此原始開關信號的佔空比不同於圖7中所示的那個。換言之，根據相同的佔空比來形成根據相關技術的圖7的示例的脈衝，並因此，由信號控制部分260讀出的O電壓周期C增加。例如，當將NCP1207控制器用作根據本發明的一方面的SMPS裝置中的信號控制部分260時，當檢測到O電壓並然後檢測到O之下的電壓多於8 μ s時間時，輸出開關信號。因此，對於現有技術中所示的原始開關信號，在8μ s時間之後輸出開關信號另一方面，參考圖5，由於原始開關信號的諧波在輸出之前由於可變諧振頻率而被延遲了一參考時間，所以可以延遲在輸出開關信號之前的時間。因此，形成了間隔Α，其包括從檢測到O電壓起的8μ S時間內檢測到大於O電壓的時間點，並因此沒有輸出開關信號。然而，在間隔B中，其不包括從檢測到O電壓起的8μ s時間內檢測到大於O電壓的時間點，根據原始開關信號輸出開關信號。根據本發明的一方面，通過調整第二電容器C2的電容來可變地形成原始開關信號的佔空比，使得可以調整將低於O電壓的原始開關信號輸出到信號控制部分260的時間，並且可以在O電壓檢測時間段中中斷來自信號控制部分260的開關信號輸出。因此，以低頻率形成開關信號，並且減少了與頻率成比例增加的ΕΜΙ，並且可以根據各個開關信號而在開關操作期間防止M_TR中的功率損耗。此外，根據準諧振控制方法，當負載的阻抗降低時，可以防止由於諧波而與開關信號的頻率增加成比例增加的EMI。此外，可以防止由於開關信號的頻率增加和開關電晶體的開關操作而導致的功率損耗。
儘管已經示出和描述了本發明的幾個實施例，但是本領域的技術人員將理解，可以在不脫離本發明的原理和精神的情況下，在這些實 施例中進行改變，其中在權利要求以及其等效中限定了本發明的範圍。
權利要求
1.一種驅動開關模式電源(SMPS)裝置的方法，該SMPS裝置根據開關信號而將輸入電壓轉換為輸出電壓，並將輸出電壓提供給負載，該方法包括 確定負載阻抗的變化；以及 當提供給負載的功率被確定為減少時，改變開關信號的頻率。
2.如權利要求I的方法，其中所述改變開關信號的頻率的步驟包括 生成在改變開關信號的頻率時使用的原始開關信號； 改變諧振頻率，以改變原始開關信號的佔空比；以及 根據改變後的諧振頻率來諧振原始開關信號。
3.如權利要求2所述的方法，其中所述改變開關信號的頻率的步驟還包括 比較根據可變諧振頻率諧振的原始開關信號的電壓和參考電壓；以及 當原始開關信號的電壓保持低於參考電壓長於一參考時間時，改變開關信號的頻率並輸出具有改變後的頻率的開關信號。
4.如權利要求I的方法，其中所述改變諧振頻率的步驟包括增加用於確定諧振頻率的電容，從而改變原始開關信號的佔空比。
5.一種開關模式電源(SMPS)裝置，包括 功率轉換部分，用於 接收輸入電壓， 接收具有受控頻率的開關信號， 根據具有受控頻率的該開關信號，將輸入電壓轉換為輸出電壓， 將輸出電壓輸出到負載，以及 基於該負載所汲取的功率，來輸出在控制具有受控頻率的該開關信號的頻率時使用的原始開關信號； 諧振電路，用於 接收原始開關信號， 以由負載所汲取的功率確定的諧振頻率諧振該原始開關信號，以及 輸出所諧振的原始開關信號；以及 信號控制部分，用於 接收所諧振的原始開關信號， 生成開關信號， 根據所諧振的原始開關信號來控制開關信號的頻率，以及 向功率轉換部分輸出具有受控頻率的開關信號。
6.如權利要求5所述的SMPS裝置，其中該功率轉換部分包括 初級繞組，接收輸入電壓； 第一次級繞組，感應耦接到初級繞組，其輸出輸出電壓；以及 第二次級繞組，感應耦接到初級繞組，其輸出原始開關信號。
7.如權利要求5所述的SMPS裝置，其中該諧振電路 當負載所汲取的功率滿足第一功率條件時，以第一諧振頻率諧振該原始開關信號，從而使得該原始開關信號具有第一佔空比；以及 當負載所汲取的功率滿足第二功率條件時，以第二諧振頻率諧振該原始開關信號，從而使得該原始開關信號具有第二佔空比。
8.如權利要求7所述的SMPS裝置，其中該第一功率條件是其中負載汲取在負載的正常操作中消耗的正常功率量的功率條件； 其中該第二功率條件是其中負載汲取在負載的待機操作中消耗的待機功率量的功率條件；以及 其中該待機功率量小於該正常功率量。
9.如權利要求7所述的SMPS裝置，其中具有第一佔空比的原始開關信號在第一預定間隔中具有低於O電壓的電壓；以及 其中具有第二佔空比的原始開關信號在第二預定間隔中具有低於O電壓的電壓。
10.如權利要求5所述的SMPS裝置，其中該信號控制部分 比較諧振的原始開關信號的電壓和參考電壓；以及 當原始開關信號的電壓保持低於參考電壓短於或等於參考時間時，不改變開關信號的頻率；以及 當原始開關信號的電壓保持低於參考電壓長於參考時間時，改變開關信號的頻率。
11.如權利要求10所述的SMPS裝置，其中當原始開關信號的電壓保持低於參考電壓短於或等於參考時間時，開關信號的頻率與原始開關信號的頻率相同；以及 其中當原始開關信號的電壓保持低於參考電壓長於參考時間時，開關信號的頻率保持低於原始開關信號的頻率。
12.如權利要求11所述的SMPS裝置，其中當原始開關信號的電壓保持低於參考電壓長於參考時間時，具有較低頻率的開關信號防止SMPS裝置所生成的電磁幹擾量增加。
全文摘要
提供一種開關模式電源(SMPS)裝置及其驅動方法。該SMPS裝置根據開關信號而將輸入電壓轉換為輸出電壓，並將輸出電壓提供給負載，該方法包括確定負載阻抗的變化；以及當提供給負載的功率被確定為減少時，改變開關信號的頻率。
文檔編號H02M3/338GK102801332SQ20121027723
公開日2012年11月28日 申請日期2007年5月25日 優先權日2006年8月4日
發明者羅泰權, 文鬥孝 申請人:三星電子株式會社