[发明专利]一种消除原边反馈开关电源音频噪声的电路

说明书

本发明公开了一种消除原边反馈开关电源音频噪声的电路，原边反馈开关电源基于AC‑DC原边控制转换器拓扑结构，其特征在于：设置振荡器、清零电路、噪声检测电路、时间电压转换器、开关电容滤波器、电压电流转换电路和峰值电流检测电路构成的系统，与受控的原边反馈开关电源构成闭环，通过调节系统的峰值电流达到控制系统频率的目的，在大功率负载时，开关电源的传输能量高，使系统工作频率始终钳位在20KHz以上，工作在音频区之外；小功率时，开关电源的传输能量极低，没有足够的能量产生音频噪声，最终消除了开关电源整个负载范围内的音频噪声。

技术领域

本发明涉及一种原边反馈控制的开关电源，特别涉及一种消除原边反馈开关电源音频噪声的电路，属于集成电路技术领域。

背景技术

原边反馈控制的开关电源可将高压的交流信号转换为低压的直流信号，因其外围系统器件少，成本低，结构简单等优点，广泛应用于充电器，适配器，LED驱动等领域。目前市场上推出了很多采用原边反馈控制技术的IC，这些IC采用脉冲频率调制模式(pulsefrequencymodulation,简称PFM)，开关电源的工作频率与负载电流成线性关系，当输出负载电流降低时，开关电源的开关频率也随之降低，为了降低系统的空载待机功耗，通常会把工作频率降得很低，当系统的开关频率低到音频区(20Hz～20KHz)时，如果系统工作功率过高，由于变压器、电容及电阻等外部器件的机械振动会产生音频噪声，严重影响设备使用。

发明内容

本发明的目的是为了解决传统的原边反馈AC-DC开关电源芯片工作频率低于20KHz时，进入音频范围产生音频噪声的问题。为此，本发明提供了一种消除原边反馈开关电源音频噪声的电路，通过调节系统的峰值电流达到精确控制系统频率的目的，在大功率负载时，开关电源的传输能量高，使系统工作频率始终钳位在20KHz以上，工作在音频区之外；小功率时，系统频率迅速穿越音频区，开关电源的传输能量极低，没有足够的能量产生音频噪声，最终消除了开关电源整个负载范围内的音频噪声。

本发明采用的技术方案是：一种消除原边反馈开关电源音频噪声的电路，原边反馈开关电源基于AC-DC原边控制转换器拓扑结构，包括整流桥、输入滤波电容、原边绕组NP及原边开关管和采样电阻R5、辅助绕组NA及分压输出电阻、副边绕组NS及整流二极管以及输出电阻R₀和电容C₀，辅助绕组NA通过电阻分压输出的电压信号连接误差放大器的负端，误差放大器的正端连接2V电压，误差放大器的输出经PFM调制器和驱动电路后控制原边开关管的栅极；其特征在于：设置振荡器、清零电路、噪声检测电路、时间电压转换器、开关电容滤波器、电压电流转换电路和峰值电流检测电路构成的系统，与受控的原边反馈开关电源构成闭环；峰值电流检测电路通过原边开关管采样电阻获取的峰值电流信号CS连接比较器COMP的正端，参考电压VREF通过电阻R3与R4串联后连接比较器COMP的负端，比较器COMP的输出连接PFM调制器，振荡器产生占空比为50％、频率恒定的周期性方波时钟信号CLK，噪声检测电路接受振荡器输出的方波时钟信号CLK作为时钟信号，经过计数器和逻辑电路处理，运算出系统开关频率与25KHz频率的频率倒数的差值即差值信号T_detect，时间电压转换器接受噪声检测电路输出的差值信号T_detect，将其转换成与时间成正比的电压值V_DETECT，清零电路接受PFM调制器输出的PFM信号，为噪声检测电路和时间电压转换器提供每个周期开始时的清零重置信号RESET，开关电容滤波器的控制信号为PFM调制器输出的PFM信号，与时间成正比的电压值V_DETECT经过开关电容滤波器输出滤波后的电压V_SCF，经过电压电流转换电路连接至电阻R3与R4的连接端，输出随输入电压线性变化的下拉电流，该电流拉低比较器COMP负端的比较阈值电压，通过调节系统的峰值电流达到控制系统工作频率，在大功率负载时，开关电源的传输能量高，使系统工作频率始终钳位在20KHz以上，始终工作在音频区之外；小功率时，开关电源的传输能量极低，没有足够的能量产生音频噪声，最终消除了开关电源整个负载范围内的音频噪声。