[发明专利]用于减少开关功率变换器噪声的跳频

说明书

开关功率变换器被配置为通过实施多个脉冲宽度调制操作模式来控制开关噪声。控制每个脉宽调制操作模式中的峰值电流，以使开关功率变换器的输出功率对于脉冲宽度调制模式之间的转换来说是连续的。

技术领域

本发明涉及开关功率变换器，并且更具体地，涉及用于减少开关功率变换器噪声的脉冲宽度调制跳频。

背景技术

诸如智能手机和平板电脑的移动电子设备应用的爆炸式增长，导致了本领域对使用户可以对其进行再次充电的紧凑且有效的开关功率变换器的需求日益增长。反激式开关功率变换器通常配备有移动设备，这是因为其变压器提供与交流家用电流的安全隔离并提供高效率。在反激式开关功率变换器中，功率开关循环性的开启和关断，以通过变压器将功率传递到负载。因此，反激式开关功率变换器将产生取决于功率开关循环的频率的开关噪声。

所产生的开关噪声可能会对供电的智能电话或平板电脑中的触摸屏操作产生干扰。就这方面而言，可以利用具有特定频率(例如，300KHz)的感测信号来驱动触摸屏。如果反激式开关噪声处于与用于触摸屏感测信号的相同频带内，则触摸屏操作可能受到开关噪声的干扰。现代的高灵敏度触摸屏特别容易受到这种干扰。例如，已经开发出了即使在用户戴手套时用户也可以与触摸屏进行交互的触摸屏。这种增加的触摸屏灵敏度提高了它们对反激式开关功率变换器开关噪声的灵敏度。针对给定的该灵敏度，触摸屏控制器通常监测感测信号的潜在频带上的噪声，以使得可以相应地选择感测信号频率。例如，反激式开关功率变换器可以以特定的开关频率(例如，80KHz)操作。产生的开关噪声将不仅集中在约80KHz，而是还在功率开关循环频率的谐波处，例如，160KHz、240KHz、320KHz等。因为噪声将在240KHz和320KHz谐波之间相对较少，所以触摸屏控制器随后可以选择300KHz作为其信号感测频率。

如果随后将功率开关循环固定到例如80KHz，触摸屏控制器就可以容易地避免开关噪声。但是反激式开关功率变换器还必须满足一定的负载效率标准。为了在低负载(例如，最大功率的10％)下满足所需的效率，反激式开关功率变换器控制器通常将用于较高负载状态的固定频率脉冲宽度调制(PWM)模式转变为脉冲宽度固定但脉冲频率随着负载下降而减小的脉冲频率调制模式(PFM)。例如，PFM模式的开关频率可以从某一最大频率(例如，80KHz)变到低得多的频率(例如，100Hz)。产生的宽带操作使触摸屏控制器难以找到用于驱动其感测信号的无噪声带。

因此，本领域需要一种在保持效率同时降低开关噪声的改进的开关功率变换器。

发明内容

为了在保持效率的同时减少开关噪声干扰，提供了具有控制器的开关功率变换器，所述控制器响应于控制电压而调节功率开关循环。所述控制器包括用于响应于感测到输出电压而产生所述控制电压的反馈回路。为了防止开关噪声响应于负载变化而扩散，控制器在基于所述控制电压而选择的多个固定频率上对开关功率循环进行脉冲宽度调制。因为所述控制电压取决于所述负载的功率需求，所以所述控制器响应于所述开关功率变换器的输出功率而从多个固定频率中进行选择。例如，如果所述输出功率处于从最大输出功率到第一输出功率电平的范围，则所述开关功率变换器可以根据所述第一开关频率对所述功率开关进行脉冲宽度调制。如果负载需求减小从而使得输出功率下降到低于所述第一输出功率电平，则开关功率变换器控制器根据低于第一频率的第二开关频率对所述功率开关进行脉冲宽度调制。

响应于所述控制电压而控制每个功率开关循环中的峰值电流，以使得开关功率变换器的输出功率相对于第一开关频率和第二开关频率之间的转换来说是连续的。通过考虑下面的详细描述，可以更好的理解这些有利的特征。

附图说明

图1是根据本公开方面的、作为使用两个PWM操作模式和PFM操作模式的开关功率变换器的百分比输出功率的函数的开关频率和峰值电流的曲线图。