[发明专利]在开关式电源转换器中用于减小突入电压和电流的方法

说明书

相关申请

本申请是基于并要求2006年5月1日递交的美国临时专利申请No.60/796,734和2007年4月27日递交的美国专利申请No.11/741,070的优先权，其全部内容结合在此作为参考。

技术领域

本发明涉及消除在具有单电源的D类音频功率放大器中由于电压转换引起的可听见的“卡搭”噪声(click noise)，更特别地涉及最小化开关式电源转换器启动时的电流或电压突入。

背景技术

如图1所示，在具有用于保持除了0V之外的输出电压和目标输出电压的反馈回路12的开关式电源转换器10中，当开关式电源转换器10启动时存在流入到输出电容C1的大突入电流。该开关式电源转换器10包括电源18，用于提供输入电压V_IN；参考电压供应20；误差放大器22，对来自输出节点的输出电压以及参考电压进行操作，该输出电压由反馈回路12提供；输出控制设备16，用于控制具有在公共节点处连接到低开关Q2的高开关Q1的开关级的高开关Q1；电感L1，连接在公共节点和输出节点之间；以及输出电容C1，连接在输出节点和接地之间。输出级的低开关Q2被图例为二极管。

突入电流由于反馈回路12的本性而发生。如图2所示，在开始的电流转换期间，控制回路12使得输出控制设备16将电流的最大值输出到输出电容C1。

一种减小突入电流的途径是实施限流。但是，为了运送额定电流同样也需要的电流感应设备的必要性使得这种解决方案庞大并且昂贵。

另一种最小化突入电流的途径是实施软启动PWM。这种方法由于调制指数限制而难于实施成具有自振荡PWM的控制方案。对于这种解决方式，输出电压需要从某一电压级别开始。

发明内容

提供一种电路，用于最小化在开关式电源转换器启动时的电压突起，该电路具有包括在公共节点连接的高和低开关的开关级、用于保持目标输出电压的反馈回路、连接在输出节点和接地之间的输出电容、连接在公共节点和输出节点之间的电感、以及具有用于基于参考电压与由反馈回路提供的电压的比较结果而提供第一信号的第一误差放大器的控制IC，所述IC包括电平开关，连接在接地和公共节点之间，根据第一信号来控制该电平开关，其中当该电路启动时，流入到输出电容的大突入电流被最小化。

通过下面参考附图对本发明的描述，本发明的其他特征和优点将变得更加明显。

附图说明

图1是传统的开关式电源转换器的图式；

图2是在开始的电流转换期间由图1的传统开关式电源转换器产生的信号图；

图3是本发明的包括预充电反馈回路的开关式电源转换器的实施方式的图示；

图4是在开始的电流转换期间由图3的开关式电源转换器产生的信号图；

图5是在开始的电流转换期间在具有“卡搭”噪声的D类音频放大器中产生的信号图；

图6是本发明的包括预充电反馈回路电路的D类音频放大器的图；和

图7是在图6的D类音频放大器中产生的信号图。

具体实施方式

本发明向输出电容C1提供一种预充电处理，而不需要开启开关设备Q1。因此，PWM可以立即启动而不需要产生突入电流。

图3显示了本发明的预充电电路30。该电路30包括电源18、参考电压源20、通常由电压分配器组成的反馈回路12、至少一个充电-放电设备Q3和误差放大器22。所述至少一个充电-放电设备Q3由误差放大器22控制。误差放大器22可以为与图1的电路10的常规操作中使用的相同的电路。

通过使用相同的参考电压20和反馈回路22用于预充电反馈回路32和常规PWM操作，预充电回路32的目标电压可以与常规PWM操作中电压完全相同。这样，如图4所示，使得突入电流量最小。

在D类音频放大器应用中，为了避免DC电流流入到音圈，利用单电源运行的放大器需要串联耦合于扬声器的隔直电容。在上面的描述中，该电容被称为输出电容C1。当放大器首次开启，功率放大器迅速对隔直电容C1充电。对隔直电容C1充电的大量电流也流入到扩音器中。这引起了较大的启动噪声。

图5显示了表示由没有实施本发明的启动序列的开关式电源转换器产生的波形。如图所示，当在公共节点处的电压V_CSO(见图6)达到门限电平V_TH1时，扩音器输出产生了噪声。PWM一开始振荡，对输出隔直电容的大充电电流就产生了跨越在扬声器两端的较大电压转换。此外，输入和积分电容都试图稳定到它们的稳态电压，这同样需要一些时间，所以在开始的PWM启动时使得PWM波形不平坦。