[发明专利]降低电源供应器低频噪音方法及电源供应器

说明书

技术领域

本发明涉及一种降低低频噪音方法，尤其涉及一种应用于电源转换器的降低低频噪音方法。

背景技术

当前环保意识逐渐受到世人的重视，对于能源有效利用的观念已经成为共识。尤其，欧美先进国家对于电器产品的无载或轻载待机与低功率损耗要求日益严格，近来更针对功率损耗订定标准规范。

此外，由于人耳可听到频率范围在20赫兹(20Hz)至20,000赫兹(20kHz)之间，对于当电器操作于重载时，电源转换器所使用电路元件的切换频率一般都超过20kHz，因此，已脱离人耳可听见的范围使得人耳无法听见。然而，由于电源转换器切换频率与开关元件所产生的导通损失与切换损失具有密切的关系，因此，为了降低电源转换器在待机时的损失，而让电源转换器在轻载与无载待机时的切换频率降低，使得可以兼顾元件体积与能量损耗的优点。值得一提，当电源转换器操作于轻载或无载待机时，通常会配合降低切换频率的技术，例如突冲模式(burst mode)技术，可以有效地降低损失提高效能。

以上所述的内容，进一步配合附图有更详尽的说明。请参见图1A与图1B，分别为现有转换器降频操作的第一实施例与第二实施例的波形示意图。为了方便说明，将以数据为例加以描述。如图1A所示，横座标为由负载侧所量得的电压，纵座标则为操作频率。当电源转换器操作于重载时，电路元件的切换频率是操作于65kHz，并且为定频操作。当负载降载操作，使得负载侧所量得的电压下降至一第一负载电压Vf1时，也即对应于负载降至一比例(例如60％)时，电源转换器则进入降频操作。如图1A所示，操作频率则由65kHz降至25kHz，也即，当负载电压下降至一第二负载电压Vf2时，则维持25kHz的定频操作。一旦当负载降为更轻载而进入突冲模式(burst mode)操作时，系统将可能无法控制操作频率，因此，此时电源转换器的操作频率将随着负载变动而呈现不稳定的状态。至于图1B，同样地在于示意电源转换器降频操作，其中与图1A最大差异在于，当负载电压下降至该第二负载电压Vf2时，则操作频率几乎降为0Hz的定频操作。由图1A与图1B反映出，虽然因应于不同系统的操作具有不同的电路效果，但两者均存在着低频噪音的问题，此问题的产生在于，由于当负载电压下降至该第二负载电压Vf2时，仍维持定频的操作，因此，由于重复频率的出现，导致信号频谱分量通常集中在此重复出现的操作频率上，使得此频率的振幅(amplitude)通常特别大。

参见图2，为一切换式电源供应器的电路方框图。在下列说明中将以常用的返驰式转换器(flyback converter)为例，并配合参见图3，是为电源转换器操作的控制时序与电压波形的示意图，说明因应不同负载操作时，电源转换器所采行的PWM控制以及所对应的电压波形。如图2所示，该返驰式转换器是应用于一电源供应器中，其中，一PWM控制单元10A是与一功率开关Qs电性连接，并且，该功率开关Qs再耦接于一变压器Tr的一次侧绕组Wpr，以切换控制该变压器Tr，进而调整该电源供应器的输出电压。此外，该电源供应器是还具有一电容C1，该电容C1是通过一二极管D1与该变压器Tr的一辅助绕组Wau耦接，以提供一操作电压Vcc。

配合参见图3，以时序方式说明该电源供应器的动作过程。在一第一时间t1时，电源供应器开始启动时，该电容C1是被充电，使得该操作电压Vcc逐渐增加。当进入一第二时间t2时，当该操作电压Vcc因着该电容C1被充电，使得大于一导通电压Von时，则表示该电源供应器进入该开机操作状态，此时，该PWM控制单元10A输出一PWM控制信号Vg以控制该功率开关Qs，进而切换该变压器Tr。然而，由于此时系统尚未稳定，一旦该操作电压Vcc增加至一上限临界电压Vup时，该PWM控制单元10A停止对该电容C1充电，使得该操作电压Vcc不再持续增加，因着该电容Ca不再被充电，致使该操作电压Vcc逐渐下降，此时，该PWM控制单元10A是通过该变压器Tr的该辅助绕组Wau端与该电容Ca共同供电。反之，若在操作过程中，一旦该操作电压Vcc小于一下限临界电压Vlow时(图3并无绘出此操作状况)，此时，该电容Ca将再度被充电，而致使该操作电压Vcc不再持续减少，反而因该电容Ca被充电而逐渐上升。此外，在该电源供应机在操作过程中，该操作电压Vcc未再大于该上限临界电压Vup或该操作电压Vcc未再小于该下限临界电压Vlow时，则表示该电源供应器正常启动操作并进到稳定操作。因此，当系统稳定时，该PWM控制单元10A才完全通过该变压器Tr的该辅助绕组Wau端供电。