[发明专利]改变电源控制器的开关频率和周期

说明书

相关申请的交叉引用

本申请涉及与本申请同一天提交的、标题为“Variable Frequency Timing Circuit for a Power Supply Control Circuit”的共同未决的美国申请13/193,434，其代理卷号为5510P231。

技术领域

本发明总体涉及电源，更具体地涉及用于开关模式电源的控制器。

背景技术

电子设备使用电能运行。开关模式电源因其高效率、小尺寸和低重量而被普遍用来为许多现今的电子设备供电。常规的壁式插座提供高压交流电。在开关电源中，高压交流（ac）输入被转换，以通过能量传递元件提供经过适当调节的直流（dc）输出。在运行中，通过改变开关模式电源中的开关的占空比（通常是该开关的接通时间对总的开关周期的比值）、改变开关频率或改变每单位时间的脉冲数，利用开关来提供期望的输出。

开关模式电源还包括控制器，该控制器通常通过在闭环中感测和控制输出来提供输出调节。该控制器可接收代表该输出的反馈信号，并且该控制器响应于该反馈信号来改变一个或多个参数，以将该输出调节至期望的量。可利用多种控制模式。一种控制模式被已知为脉冲宽度调制（PWM）峰电流模式控制。在PWM峰电流模式控制中，该开关维持接通，直到该开关中的电流达到电流限度（current limit）。一旦达到该电流限度，该控制器就使该开关在该开关周期的剩余部分上为断开。一般而言，较高的电流限度导致该开关较长的接通时间和较大的占空比。然而，对于运行在连续导通模式（CCM）中的具有大占空比（通常对于大于50%的占空比）的控制器，小的误差信号扰动可导致发生次谐波振荡。

发明内容

本发明在一个方面提供了一种用于在开关电源中使用的集成电路控制器，所述控制器包括：脉冲宽度调制电路，其待被耦合以响应于流经开关的开关电流以及响应于具有开关周期的时钟信号，来控制所述开关以调节所述电源的输出；定时电路，其被耦合至所述脉冲宽度调制电路以提供所述时钟信号，其中所述定时电路响应于所述开关的接通时间超过阈值时间来增大所述时钟信号的开关周期。

在一个实施方案中，如果所述开关的接通时间小于所述阈值时间，则所述时钟信号的开关周期是固定的开关周期，且其中如果所述接通时间大于或等于所述阈值时间，则所述定时电路使所述开关周期增大到大于所述固定的开关周期。

在一个实施方案中，所述阈值时间等于所述固定的开关周期的二分之一。

在一个实施方案中，所述定时电路使所述开关周期增大了如下时间量，该时间量响应所述开关的接通时间和所述阈值时间之间的时间差。

在一个实施方案中，所述定时电路使所述开关周期增大的时间量与所述开关的接通时间和所述阈值时间之间的时间差成比例。

在一个实施方案中，所述脉冲宽度调制电路被耦合以响应于所述开关电流达到电流限度来断开所述开关。

在一个实施方案中，所述脉冲宽度调制电路被耦合以接收代表着所述电源的输出的反馈信号，且其中所述电流限度是响应所述反馈信号的可变电流限度。

在一个实施方案中，所述开关被包括在所述集成电路控制器中。

在一个实施方案中，所述定时电路包括定时电容器，且其中所述时钟信号的开关周期等于所述定时电容器充电至上参考电压的充电时间加上所述定时电容器放电至下参考电压的放电时间。

在一个实施方案中，如果所述接通时间大于或等于所述阈值时间，则所述定时电路通过减小所述定时电容器的放电速率来增大所述定时电容器的放电时间，以延长所述开关周期。

在一个实施方案中，当所述开关的接通时间小于所述阈值时间时，所述定时电路以第一速率对所述定时电容器进行放电，且其中当所述开关的接通时间大于或等于所述阈值时间时，所述定时电路以第二速率对所述定时电容器进行放电，其中所述第一速率大于所述第二速率。

在一个实施方案中，对于所述接通时间的从达到所述阈值时间之时开始的剩余部分，所述定时电路以所述第二速率对所述定时电容器进行放电。

在一个实施方案中，所述定时电路以所述第二速率对所述定时电容器进行放电仅直到所述开关断开，然后恢复以所述第一速率将所述定时电容器放电至所述下参考电压。

在一个实施方案中，所述第二速率小于或等于所述第一速率的二分之一。

在一个实施方案中，所述第二速率对所述第一速率的比值与所述开关在所述开关周期期间的占空比成反比变化。