專利名稱：一種消除pfm開關(guān)電源噪聲的電路、方法及開關(guān)電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及開關(guān)電源領(lǐng)域，更具體的說，是涉及一種PFM消除開關(guān)電源噪聲的電路、方法及開關(guān)電源。
背景技術(shù)：
隨著電子信息產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，開關(guān)電源被廣泛的應(yīng)用在計算機、電力設(shè)備、儀器儀表、LED照明、醫(yī)療器械、軍工設(shè)備等領(lǐng)域。通常，開關(guān)電源是將外接交流電(如市電220V、380V等)轉(zhuǎn)換成一穩(wěn)定的直流電以供給負載。開關(guān)電源的種類很多，現(xiàn)以基于反激拓撲結(jié)構(gòu)的開關(guān)電源進行介紹，其主要包括:控制芯片，變壓器，功率開關(guān)管等。其中，控制芯片控制功率開關(guān)管的導(dǎo)通情況，當功率開關(guān)管導(dǎo)通時，變壓器副邊的整流二極管斷開，能量存儲在變壓器中；當功率開關(guān)管斷開時，存儲在變壓器中的能量傳遞到變壓器副邊。但發(fā)明人發(fā)現(xiàn):在實際操作中，當系統(tǒng)的工作頻率低于某一預(yù)設(shè)值時，開關(guān)電源將進入音頻范圍，會產(chǎn)生音頻噪音，影響系統(tǒng)的正常工作。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供了一種開關(guān)電源降噪的保護電路、方法以及開關(guān)電源，以克服現(xiàn)有技術(shù)中當系統(tǒng)的工作頻率低于某一預(yù)設(shè)值時，開關(guān)電源進入音頻范圍，產(chǎn)生音頻噪音的問題。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:—種消除PFM開關(guān)電源噪聲的電路，包括:第一充電電路、第一頻率檢測電路以及控制電路；所述第一充電電路包括第一電容；所述第一頻率檢測電路用于比較所述第一電容上的電壓值與第一基準電壓的大小，并根據(jù)PFM開關(guān)電源的同步信號對比較后的信號進行保持處理，輸出第一邏輯電平至所述控制電路；所述控制電路與所述頻率檢測電路相連，用于根據(jù)所述第一邏輯電平控制所述開關(guān)電源的峰值電流從第一模式跳變成第二模式。優(yōu)選的，所述第一頻率檢測電路包括:第一電壓比較器以及第一觸發(fā)器； 所述第一電壓比較器的同相輸入端接收所述第一基準電壓，所述第一電壓比較器的反相輸入端接收所述第一電容上的電壓，所述第一電壓比較器的輸出端與所述第一觸發(fā)器的一個輸入端相連，所述第一觸發(fā)器的另一輸入端作為所述PFM開關(guān)電源的同步信號端，所述第一觸發(fā)器的輸出端與所述控制電路相連。優(yōu)選的，還包括第二頻率檢測電路，所述第二頻率檢測電路用于比較所述第一電容上的電壓與第二基準電壓的大小，當所述第一電容上的電壓大于所述第二基準電壓時，所述第二頻率檢測電路產(chǎn)生第二邏輯電平至所述控制電路。 一種消除PFM開關(guān)電源噪聲的方法，包括:
比較待檢測開關(guān)電源的工作頻率與第一預(yù)設(shè)頻率的大小，當所述工作頻率小于第一預(yù)設(shè)頻率時，控制所述開關(guān)電源的峰值電流從第一模式跳變成第二模式。優(yōu)選的，還包括:比較待檢測開關(guān)電源的工作頻率與第二預(yù)設(shè)頻率的大小，當所述工作頻率大于第二預(yù)設(shè)頻率時，控制所述開關(guān)電源的峰值電流從第二模式跳變成第三模式。優(yōu)選的，還包括:利用上述電路中所述的第一充電電路檢測所述開關(guān)電源的工作頻率?！N開關(guān)電源,包括上述任意一項電路。經(jīng)由上述的技術(shù)方案可知，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供了一種消除開關(guān)電源噪聲的方法，通過比較待檢測開關(guān)電源的工作頻率與第一預(yù)設(shè)頻率的大小，當所述工作頻率小于第一預(yù)設(shè)頻率時，控制所述開關(guān)電源的峰值電流從第一模式跳變成第二模式，避免了音頻噪音的產(chǎn)生，除此，本發(fā)明還提供了一種實現(xiàn)該方法的具體電路，根據(jù)開關(guān)電源的工作頻率域負載電流成線性關(guān) 系，通過檢測輸入電壓與預(yù)設(shè)電壓的大小，實現(xiàn)對工作頻率的檢測和比較，有效的解決了現(xiàn)有技術(shù)中當系統(tǒng)的工作頻率低于某一預(yù)設(shè)值時，開關(guān)電源進入音頻范圍，產(chǎn)生音頻噪音的問題。


為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。圖1為開關(guān)電源工作頻率與負載電流的線性關(guān)系圖；圖2為本發(fā)明實施例提供的第一頻率選擇電路的電路圖；圖3為本發(fā)明實施例提供的第一頻率選擇電路的工作波形圖；圖4為本發(fā)明實施例提供的第二頻率選擇電路的電路圖；圖5為本發(fā)明實施例提供的第二頻率選擇電路的工作波形圖；圖6為本發(fā)明實施例提供的開關(guān)電源的峰值電流狀態(tài)的切換圖；圖7為本發(fā)明實施例提供的開關(guān)電源的峰值電流狀態(tài)切換的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖；圖8為本發(fā)明實施例提供的一種控制電路的具體電路圖。
具體實施例方式下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。實施例一請參閱附圖1，為開關(guān)電源工作頻率與負載電流的線性關(guān)系圖。本發(fā)明提供了一種消除開關(guān)電源噪聲的電路，包括:第一充電電路、第一頻率檢測電路以及控制電路；所述第一充電電路包括第一電容；
所述第一頻率檢測電路用于比較所述第一電容上的電壓值與第一基準電壓的大小，并根據(jù)PFM開關(guān)電源的同步信號對比較后的信號進行保持處理，輸出第一邏輯電平至所述控制電路；所述控制電路與所述頻率檢測電路相連，用于根據(jù)所述第一邏輯電平控制所述開關(guān)電源的峰值電流從第一模式跳變成第二模式。有效的解決了現(xiàn)有技術(shù)中當系統(tǒng)的工作頻率低于某一預(yù)設(shè)值時，開關(guān)電源進入音頻范圍，產(chǎn)生音頻噪音的問題。具體的，本實施例還提供了第一頻率檢測電路的具體電路結(jié)構(gòu)，如圖2所示，包括:第一電壓比較器comp以及第一觸發(fā)器4。其中，各個器件的連接關(guān)系為:所述第一電壓比較器comp的反相輸入端接收所述第一基準電壓Vrefl，所述第一電壓比較器comp的同相輸入端接收第一電容上的電壓VIN,所述第一電壓比較器的輸出端Comp_oUt與所述第一觸發(fā)器的一個輸入端相連，所述第一觸發(fā)器的另一輸入端作為reSet2信號端，其中，reset2信號與開關(guān)電源的同步信號cp相同，經(jīng)所述觸發(fā)器進行保持后輸出第一邏輯電平，所述第一觸發(fā)器的輸出端與所述控制電路相連，用于控制所述峰值電流的跳轉(zhuǎn)。 結(jié)合上述連接關(guān)系對本實施例中的第一頻率檢測電路的工作原理進行簡要說明:由于開關(guān)電源的工作頻率域負載電流成線性關(guān)系，當負載電流減小時，開關(guān)電源的工作頻率隨之降低，因此，本發(fā)明通過檢測負載電流的變化來實現(xiàn)對開關(guān)電源工作頻率的檢測，當工作頻率低于預(yù)設(shè)值(本實施例中，為音頻的頻率)時，控制峰值電流進行跳變，從第一狀態(tài)跳變?yōu)榈诙顟B(tài)，避免了音頻噪音的發(fā)生。具體的，本實施例是利用電容的充放電來實現(xiàn)。請結(jié)合圖3，為第一頻率選擇電路的工作波形圖。其中，PFM表示開關(guān)電源的工作頻率，Resetl是清零信號，在每個周期上升沿到來時，瞬間產(chǎn)生大電流放電，此時，第一電壓比較器Il的正輸電壓VIN下降到基準電壓Vrefl0當開關(guān)電源的頻率小于預(yù)設(shè)值時，第一電壓比較器comp輸出的邏輯電平將會翻轉(zhuǎn)，產(chǎn)生上升沿，再經(jīng)過第一觸發(fā)器4鎖存高電平。此時，控制電路接收該高電平，控制所述開關(guān)電源的峰值電流從第一模式跳變成第二模式。實施例二發(fā)明人考慮到開關(guān)電源的峰值電流狀態(tài)為多種，故在實施例一的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還提供了第二頻率檢測電路，如圖4所示，該第二頻率檢測電路用于比較所述輸入電壓與第二基準電壓的大小，當所述輸入電壓大于所述第二基準電壓時，所述第二頻率檢測電路產(chǎn)生第二邏輯電平至所述控制電路。具體的，該第二頻率檢測電路包括:第二電壓比較器comp2以及第二觸發(fā)器8。其中，所述第二電壓比較器comp2的同相輸入端接收所述第二基準電壓Vref3，所述第二電壓比較器comp2的反相輸入端接收所述輸入電壓VIN，所述第二電壓比較器comp2的輸出端與所述第二觸發(fā)器的一個輸入端相連，所述第一觸發(fā)器的另一輸入端作為reset2信號端，所述第一觸發(fā)器的輸出端與所述控制電路相連。其中，實施例中的第一頻率檢測電路可以實現(xiàn)檢測開關(guān)電源的工作頻率小于第一預(yù)設(shè)值時，產(chǎn)生邏輯高電平。而本第二檢測頻率電路是用于檢測開關(guān)電源的工作頻率大于第二預(yù)設(shè)值時，產(chǎn)生邏輯電平，其工作原理和第一頻率檢測電路類似，再此，不做詳細敘述。第二頻率選擇電路的工作波形圖如圖5所示。在上述本發(fā)明提供的實施例的基礎(chǔ)上，現(xiàn)假設(shè)開關(guān)電源有三種峰值電流狀態(tài)，分別為Ipkl、Ipk2和Ipk3，其中，該三種狀態(tài)之間的具體切換如圖6所示。需要說明的是，Ipkl代表重載階段，Ipk2代表中載階段，Ipk3代表輕載階段。具體為:當f > fmin時，Ipkl狀態(tài)不變；當f < fmin 時，Ipkl 切換到 Ipk2 ；當f > fmax2 時，Ipk2 切換到 Ipkl ；當f > fmin 且 f < fmax2 時，Ipk2 狀態(tài)不變；當f < fmin 時，Ipk2 切換到 Ipk3 ；當f > fmax3 時，Ipk3 切換到 Ipkl。用兩位來表示狀態(tài)Ipk，其狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖如圖7所示。具體為:00和10表示Ipkl，01表示Ipk2，11表示Ipk3，根據(jù)狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖，本發(fā)明還提供了一種控制電路的具體實現(xiàn)電路，如圖8所示，包括與門111-117、或門121-122、反相器131-132以及觸發(fā)器Q1-Q2。其中，Ill的第一輸入端與f〈fmax3的信號端相連，Ill的第二輸入端分別與112的第三輸入端、114的第二輸入端以及115的第四輸入端相連。Ill的第三輸入端與114的第一輸入端相連，112的第一輸入端與f〈fmin的信號端相連,112的第二輸入端分別與反相器131的輸出端、113的第一輸入端以及115的第三輸入端相連。Ill的輸出端與121的第一輸入端相連，112的輸出端與121的第二輸入端相連，121的輸出端分別與Ql的Dl端、132的輸入端以及117的第一端相連，CP信號接入Ql的ck端以及Q2的ck端，Ql的輸出端與131的輸入端相連，113的輸出端與122的第一輸入端相連，114的輸出端與122的第二輸入端相連，115的輸出端與122的第三輸入端相連，122的輸出端分別與Q2的D2端、116的第二端以及117的第二端相連并作為Ctrl_Ipkl端，132的輸出端與116的第一輸入端相連，116的輸出端作為Ctrl_Ipk2端，117的輸出端作為Ctrl_Ipk3端。其中,三個輸出控制端接芯片的Rcs上，即Vcs端,控制負載的切換,從重載切換到輕載。需要說明的是，本實施例只是以開關(guān)電源有三種峰值電流狀態(tài)為例，進行介紹，但并不局限于只有三種狀態(tài)，多種狀態(tài)的情況，其工作原理與三種的類似。實施例三除此，本實施例提供了一種消除開關(guān)電源噪聲的方法，其特征在于，包括:比較待檢測開關(guān)電源的工作頻率與第一預(yù)設(shè)頻率的大小，當所述工作頻率小于第一預(yù)設(shè)頻率時，控制所述開關(guān)電源的峰值電流從第一模式跳變成第二模式，避免了音頻噪
音的產(chǎn)生。優(yōu)選的，還包括:比較待檢測 開關(guān)電源的工作頻率與第二預(yù)設(shè)頻率的大小，當所述工作頻率大于第二預(yù)設(shè)頻率時，控制所述開關(guān)電源的峰值電流從第二模式跳變成第三模式。優(yōu)選的，還包括:利用上述電路中所述的第一充電電路檢測所述開關(guān)電源的工作頻率。實施例四
在上述實施例的基礎(chǔ)上，本實施例提供了一種開關(guān)電源，包括上述中的任意一項電路。綜上所述:本發(fā)明提供了一種消除開關(guān)電源噪聲的方法，通過比較待檢測開關(guān)電源的工作頻率與第一預(yù)設(shè)頻率的大小，當所述工作頻率小于第一預(yù)設(shè)頻率時，控制所述開關(guān)電源的峰值電流從第一模式跳變成第二模式，避免了音頻噪音的產(chǎn)生，除此，本發(fā)明還提供了一種實現(xiàn)該方法的具體電路，根據(jù)開關(guān)電源的工作頻率域負載電流成線性關(guān)系，通過檢測輸入電壓與預(yù)設(shè)電壓的大小，實現(xiàn)對工作頻率的檢測和比較，有效的解決了現(xiàn)有技術(shù)中當系統(tǒng)的工作頻率低于某一預(yù)設(shè)值時，開關(guān)電源進入音頻范圍，產(chǎn)生音頻噪音的問題。本說明書中各個實施例采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。對于實施例提供的裝置而言，由于其與實施例提供的方法相對應(yīng)，所以描述的比較簡單，相關(guān)之處參見方法部分說明即可。對所提供的實施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所提供的原理和新穎特點相一致的最寬 的范圍。
權(quán)利要求
1.一種消除PFM開關(guān)電源噪聲的電路，其特征在于，包括:第一充電電路、第一頻率檢測電路以及控制電路；所述第一充電電路包括第一電容； 所述第一頻率檢測電路用于比較所述第一電容上的電壓值與第一基準電壓的大小，并根據(jù)PFM開關(guān)電源的同步信號對比較后的信號進行保持處理，輸出第一邏輯電平至所述控制電路； 所述控制電路與所述頻率檢測電路相連，用于根據(jù)所述第一邏輯電平控制所述開關(guān)電源的峰值電流從第一模式跳變成第二模式。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于，所述第一頻率檢測電路包括:第一電壓比較器以及第一觸發(fā)器； 所述第一電壓比較器的同相輸入端接收所述第一基準電壓，所述第一電壓比較器的反相輸入端接收所述第 一電容上的電壓，所述第一電壓比較器的輸出端與所述第一觸發(fā)器的一個輸入端相連，所述第一觸發(fā)器的另一輸入端作為所述PFM開關(guān)電源的同步信號端，所述第一觸發(fā)器的輸出端與所述控制電路相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于，還包括第二頻率檢測電路，所述第二頻率檢測電路用于比較所述第一電容上的電壓與第二基準電壓的大小，當所述第一電容上的電壓大于所述第二基準電壓時，所述第二頻率檢測電路產(chǎn)生第二邏輯電平至所述控制電路。
4.一種消除PFM開關(guān)電源噪聲的方法，其特征在于，包括: 比較待檢測開關(guān)電源的工作頻率與第一預(yù)設(shè)頻率的大小，當所述工作頻率小于第一預(yù)設(shè)頻率時，控制所述開關(guān)電源的峰值電流從第一模式跳變成第二模式。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，還包括: 比較待檢測開關(guān)電源的工作頻率與第二預(yù)設(shè)頻率的大小，當所述工作頻率大于第二預(yù)設(shè)頻率時，控制所述開關(guān)電源的峰值電流從第二模式跳變成第三模式。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的方法，其特征在于，還包括利用如權(quán)利要求1所述的第一充電電路檢測所述開關(guān)電源的工作頻率。
7.—種PFM開關(guān)電源,其特征在于,包括如權(quán)利要求1-3中任意一項電路。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種消除開關(guān)電源噪聲的方法，通過比較待檢測開關(guān)電源的工作頻率與第一預(yù)設(shè)頻率的大小，當所述工作頻率小于第一預(yù)設(shè)頻率時，控制所述開關(guān)電源的峰值電流從第一模式跳變成第二模式，避免了音頻噪音的產(chǎn)生，除此，本發(fā)明還提供了一種實現(xiàn)該方法的具體電路，根據(jù)開關(guān)電源的工作頻率域負載電流成線性關(guān)系，通過檢測輸入電壓與預(yù)設(shè)電壓的大小，實現(xiàn)對工作頻率的檢測和比較，有效的解決了現(xiàn)有技術(shù)中當系統(tǒng)的工作頻率低于某一預(yù)設(shè)值時，開關(guān)電源進入音頻范圍，產(chǎn)生音頻噪音的問題。
文檔編號H02M7/04GK103219900SQ20131013446
公開日2013年7月24日 申請日期2013年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月17日
發(fā)明者高超, 張美玲, 陳超 申請人:上海新進半導(dǎo)體制造有限公司