[发明专利]开关模式电源及用于产生开关信号的方法

说明书

开关模式电源可利用开关信号来控制开关模式电源中的一个或多个电源开关。开关模式电源的控制器可以产生和/或控制该开关信号。该控制器可通过改变瞬时开关频率来降低开关模式电源的峰值频谱噪声，其中以恒定转换速率幅度随机地改变正负号来改变瞬时开关频率。瞬时开关频率可以由通过对随机比特流进行积分而产生的信号来控制。该随机比特流可以以亚音频重复。积分器可以是有损耗的，使得输出不会漂移到任意值。频率调制信号可以由低通滤波器滤波。

相关申请的交叉引用

本申请基于并要求于2015年3月19日提交的、美国临时专利申请号为62/135,553、名称为“用于开关模式电源的扩展频谱(Spread Spectrum for Switch Mode PowerSupplies)”的美国临时专利申请的优先权，以及于2015年9月29日提交的、美国专利申请号为14/869,114、名称为“用于开关模式电源的扩展频谱(Spread Spectrum for SwitchMode Power Supplies)”的美国专利申请的优先权。这些申请的全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开涉及开关模式电源，并涉及扩展频谱技术。

背景技术

开关模式电源因在其中发生切换而可能在其输出中具有噪声。

一种降低该噪声的影响的方法是，在操作开关模式电源期间，使用扩展频谱技术改变开关的频率。

遗憾的是，使用扩展频谱技术可能会产生不太理想的结果。该方法可以降低开关频率处的杂音和开关频率的谐波，但也可能在输出上产生额外的噪声，从而影响在时域上表现的性能。

可以使用跳频来改变开关频率。该方法以随机地、从频率跳跃到频率的方式改变频率。然而，由于电感纹波电流可能会随频率变化，因此对于每次跳频可能需要在开关模式电源中找到新的补偿节点电压。因此，开关模式电源中的电流模式反馈环路在每次跳频之后可能需要定位到新的峰值电流，从而损害电源的性能。

还可以使用频率斜坡来改变开关频率。该方法利用三角波对开关模式电源中的时钟进行调制，以展宽噪声但保持所产生的噪声更接近开关频率，而不是遍布所有频率。美国专利7,362,191描述了这种情形的示例。但是该三角波仍然可能会因较小的漂移而在时域的输出电压上产生多个较小的杂音。

发明内容

开关模式电源可以利用开关信号来控制其内的一个或多个电源开关。

开关模式电源的控制器可以产生和/或控制该开关信号。

该控制器可通过以恒定转换速率幅度改变瞬时开关频率而该瞬时开关频率以一恒定电流值为中心随机上升或下降的电流来控制的随机地上升或下降，来降低开关模式电源的峰值频谱噪声。以一恒定电流值为中心随机上升或下降的电流来控制的随机地上升或下降在本文中称为“随机频率游走(walk)”。

可以由通过对随机比特流进行积分而产生的信号来控制瞬时开关频率。该随机比特流可以以亚音频重复。积分器可以是有损耗的，使得输出不会漂移到任意值。可以通过低通滤波器对频率调制信号进行滤波。

现在通过阅读下面对示例性实施例、附图和权利要求的详细描述，上述以及其它部件、步骤、特征、目标、益处和优点将变得清楚。

附图说明

附图是示例性实施例。这些附图没有示出所有实施例。可以附加地或替代地使用其它实施例。为了节省空间或更有效的说明，可能省略了可能是明显的或不必要的细节。一些实施例可用附加的部件或步骤实施、和/或在没有所示的所有组件或步骤的情况下实施。当相同的附图标记出现在不同的附图中时，该相同的附图标记指相同或相似的部件或步骤。