专利名称：用于自适应开关频率控制的系统和方法
技术领域：
本发明涉及集成电路。更具体地说，本发明提供了一种用于频率控制的系统和方法。本发明仅仅是以示例的方式被应用于电源变换器。但是应当认识到，本发明具有更广阔的应用范围。
背景技术：
电源变换器被广泛地用于诸如便携式设备的消费类电子设备。电源变换器可以将电源从一种形式变换到另一种形式。作为示例，电源从交流(AC)变换到直流(DC)、从DC变换到AC、从AC变换到AC或者从DC变换到DC。。电源变换器包括线性变换器和开关模式变换器两种主要类型。
在待机条件下，开关模式变换器可能消耗相当大的功率。待机条件例如对应于轻输出负载或者零输出负载。待机功耗包括在开关模式变换器的各种部件处的能量损耗，这些部件例如是电源开关、变压器、电感和缓冲器。这些损耗常常随着开关频率而增大。为了降低待机功耗，对于小输出负载或者零输出负载，通常降低开关频率。图1是传统的开关频率控制的示图。当控制电压低于阈值电压时，开关频率小于正常频率。控制电压随着输出负载增大而变化。
一些传统的开关模式变换器使用振荡器来产生开关频率。基于输出负载的大小，调制开关频率。例如，振荡器包括锯齿波形发生器或者RC振荡器，如果频率在几十kHz的范围中。上升时间由用于为电容器充电的电流源控制，而下降时间由用于为电容器放电的电流吸收器控制。通过控制电容器的充电和/或放电电流，调制开关频率。但是，这种传统的技术常常不能为开关模式变换器提供足够的稳定性。
因此，非常需要对开关频率控制的技术进行改进。
发明内容
本发明涉及集成电路。更具体地说，本发明提供了一种用于频率控制的系统和方法。本发明仅仅是以示例的方式被应用于电源变换器。但是应当认识到，本发明具有更广阔的应用范围。
根据本发明的一个实施例，提供了一种用于为电源变换器提供频率控制的系统。该系统包括被配置接收负载信号并产生第一控制信号的控制器。该负载信号的大小指示电源变换器的输出负载的大小。此外，该系统包括被配置接收第一控制信号并至少产生第一输出信号的信号发生器。第一输出信号与第一信号强度和第一频率相关联。第一频率反比于第一时间周期、第二时间周期和第三时间周期的和。第一信号强度在第一时间周期期间随时间而增大，在第二时间周期期间随时间而减小，而在第三时间周期期间相对于时间是恒定的。如果负载信号在预定范围之内，则第三时间周期随着负载信号的变化而变化。如果负载信号在预定范围之外，则第三时间周期不随负载信号而变化。
根据另一个实施例，一种用于为电源变换器提供频率控制的系统包括被配置接收负载信号并产生第一控制信号的第一控制器。该负载信号的大小指示电源变换器的输出负载的大小。此外，该系统包括被配置接收电源变换器的输入信号并产生第二控制信号的补偿系统，以及被配置接收第一控制信号和第二控制信号并至少产生一个输出信号的信号发生器。输出信号包含其信号强度和信号频率。信号频率反比于第一时间周期、第二时间周期和第三时间周期的和。信号强度在第一时间周期期间以第一斜率随时间增大，在第二时间周期期间以第二斜率随时间减小，而在第三时间周期期间相对于时间是恒定的。第一斜率随着在信号范围内的输入信号(的变化)而变化，并且第二斜率随着在信号范围内的输入信号(的变化)而变化。
根据又一个实施例，一种用于为电源变换器提供频率控制的方法包括接收负载信号。该负载信号的大小指示电源变换器的输出负载的大小。此外，该方法还包括响应于负载信号而产生控制信号，处理与控制信号相关联的信息，以及至少基于与控制信号相关联的信息而产生输出信号。输出信号包含其信号强度和信号频率。信号频率反比于第一时间周期、第二时间周期和第三时间周期的和。信号强度在第一时间周期期间随时间增大，在第二时间周期期间随时间减小，而在第三时间周期期间相对于时间是恒定的。如果负载信号在预定范围之内，则第三时间周期随着负载信号而变化。如果负载信号在预定范围之外，则第三时间周期不随负载信号而变化。
根据本发明的又一个实施例，一种用于为电源变换器提供频率控制的方法包括接收负载信号。该负载信号的大小指示电源变换器的输出负载的大小。此外，该方法包括响应于负载信号而产生第一控制信号，接收电源变换器的输入信号，响应于输入信号而产生第二控制信号，处理与第一控制信号和第二控制信号相关联的信息，以及至少基于与第一控制信号和第二控制信号相关联的信息而产生输出信号。输出信号包含其信号强度和信号频率。信号频率反比于第一时间周期、第二时间周期和第三时间周期的和。信号强度在第一时间周期期间以第一斜率随时间增大，在第二时间周期期间以第二斜率随时间减小，而在第三时间周期期间相对于时间是恒定的。第一斜率随着在信号范围内的输入信号(的变化)而变化，并且第二斜率随着在信号范围内的输入信号(的变化)而变化。
以本发明的方式，可以获得相对于传统技术的许多优点。例如，本发明的一些实施例提供了自适应信号发生器。信号频率至少由通过频率变化发生器产生的控制信号和表示输出负载的另一控制信号来控制。例如，频率变化发生器输出随机信号(或者伪随机信号)。在另一个示例中，用于输出负载的控制信号包括反馈电压。本发明的某些实施例以低待机功耗提供了对开关频率的有效控制。本发明的一些实施例提高了电源变换器的稳定性。
本发明的某些实施例使用停滞时间(dead-time)调制用于自适应频率控制。本发明的一些实施例提供了含有三种阶段的输出波形。在一个实施例中，这三种阶段包括充电阶段、放电阶段和停滞时间阶段。例如，停滞时间阶段被插入在放电阶段与充电阶段之间。在另一个实施例中，通过响应于各种负载条件调制停滞时间阶段来调节振荡器输出频率。例如，通过表示开关模式电源变换器输出负载的电压的大小来调制停滞时间阶段的长短。在又一个实施例中，充电阶段的时间周期和放电阶段的时间周期都独立于负载条件。在又一个实施例中，充电阶段和放电阶段期间的信号强度的斜率独立于负载条件。例如，斜率依赖于开关模式电源变换器的输入电压而非开关模式电源变换器的输出负载。本发明的某些实施例通过利用恒流源将电容器从初始电平充电到阈值电平，提供了停滞时间调制。本发明的一些实施例提供了这样的停滞时间调制在轻负载或零负载条件下，该停滞时间阶段的时间周期随输出负载的变轻而增大。本发明的一些实施例提供了这样的停滞时间调制在正常或大负载条件下，该停滞时间阶段的时间周期等于零。
本发明的某些实施例提供了信号发生器。对于输入电压中的变化，改变信号发生器输出信号的斜率，并且该信号斜率被用于开关模式电源变换器中的斜率补偿。例如，电源变换器工作在电流模式下。本发明的一些实施例取样输入电压，并至少相应地调节充电和放电电流。本发明的某些实施例提供了用于斜率补偿的锯齿信号。斜率补偿率相对于输入电压保持恒定。本发明的一些实施例提高了电流反馈环的稳定性。本发明的某些实施例使用时钟随机信号发生器用于频率调制。
参考下面的详细说明和附图，可以更全面地理解本发明的各种其它目的、特征和优点。
图1是传统的开关频率控制的示图；图2是根据本发明实施例的用于频率控制的简化系统示图；图3是根据本发明实施例的带有停滞时间调制的频率控制系统的简化示图；图4是根据本发明实施例的简化补偿器示图；图5是根据本发明实施例的斜率控制的简化示图；图6是根据本发明实施例的时钟信号和锯齿信号的简化示图；
图7是根据本发明实施例的简化的频率变化发生器示图；图8是根据本发明另一个实施例的用于频率控制的简化系统示图；图9是根据本发明实施例的补偿器和电流源的简化示图。
具体实施例方式
本发明涉及集成电路。更具体地说，本发明提供了用于频率控制的系统和方法。本发明仅仅是以示例的方式被应用于电源变换器。但是应当认识到，本发明具有更广阔的应用范围。
图2是根据本发明实施例的用于频率控制的简化系统示图。该图仅仅是一个示例，它不应不适当地限制权利要求的范围。本领域的普通技术人员将认识到许多变化形式、替代物和修改形式。系统200包括频率变化发生器210、补偿器220、停滞时间控制器230、信号发生器240和脉宽调制(PWM)发生器250。虽然上面已经示出了将选定的一组部件用于系统200，但是也可以有许多替代物、修改形式和变化形式。例如，一些部件可以被扩展和/或被合并。可以在上面提到的部件中插入其他部件。取决于实施例，部件的安排可以交换，另一些部件可以被替代。例如，PWM发生器250被至少接收信号发生器240的输出信号的另一个部件代替。在另一个实施例中，补偿器220是一个补偿系统。这些部件的进一步的细节可在本说明书中找到，下面会更具体地描述。
信号发生器240分别从频率变化发生器210、补偿器220和停滞时间控制器230接收控制信号212、222和232。作为响应，信号发生器240向PWM发生器250输出时钟信号242和锯齿信号244。在一个实施例中，PWM发生器250也接收电压反馈信号252和电流取样信号254，并生成PWM信号256。例如，PWM信号256被用来打开或者关闭开关模式电源变换器中的电源开关。在一个实施例中，开关模式电源变换器是脱机电源变换器。在另一个实施例中，锯齿信号244被用于开关模式电源变换器中的斜率补偿。在一个实施例中，电源变换器工作在电流模式下。在另一个实施例中，信号发生器包括振荡器。
停滞时间控制器230接收负载信号234，并生成控制信号232。负载信号234表示开关模式变换器的输出负载水平。例如，负载信号234包括随输出负载增大的控制电压。作为另一个示例，负载信号234由反馈环产生。响应于负载信号234，停滞时间控制器230向信号发生器240输出控制信号232。信号发生器240使用控制信号232来进行频率控制。
图3是根据本发明实施例的带有停滞时间调制的频率控制系统的简化示图。该图仅仅是一个示例，它不应不适当地限制权利要求的范围。本领域的普通技术人员将认识到许多变化形式、替代物和修改形式。如图3所示，曲线310和320表示由信号发生器240生成的锯齿信号244。每条曲线具有表示信号强度的纵轴和表示时间的横轴。例如，纵轴指示电压水平或者电流水平。曲线310是不带任何停滞时间调制的锯齿信号244。每个周期包括充电时间Ton和放电时间Toff。曲线320是带有停滞时间调制的锯齿信号244。例如，停滞时间阶段被插入到连续的放电和充电阶段中。每个周期包括充电时间Ton、放电时间Toff和停滞时间Tdead。在Tdead期间，信号强度相对于时间保持恒定。如果Tdead等于零，则曲线320变为与曲线310相同。
在一个实施例中，Tdead通过停滞时间控制器230由负载信号234调制。例如，在轻负载或零负载的条件下，产生长的Tdead。在另一个示例中，在正常负载和大负载的条件下，产生基本等于零的Tdead。在另一个实施例中，锯齿信号244的频率由开关模式变换器的输出负载控制。
补偿器220接收输入电压224，并生成控制信号222。控制信号222被信号发生器240接收。例如，信号发生器240包括振荡器。在另一个示例中，信号发生器输出下述锯齿信号该作为时间函数的锯齿信号的信号强度的斜率基于控制信号222而被调节。
图4是根据本发明实施例的简化补偿器示图。该图仅仅是一个示例，它不应不适当地限制权利要求的范围。本领域的普通技术人员将认识到许多变化形式、替代物和修改形式。补偿器220包括取样系统410和补偿控制器420。取样系统410接收输入电压224，并生成控制信号430。控制信号430表示输入电压224的大小。在一个实施例中，控制信号430在电流域中。在另一个实施例中，控制信号430在电压域中。控制信号430被补偿控制器420接收，该补偿控制器420生成作为其响应的控制信号222。
如上所述，控制信号222被信号发生器240接收。例如，信号发生器240包括振荡器。在另一个示例中，信号发生器240输出下述锯齿信号244该作为时间函数的锯齿信号244的信号强度的斜率基于控制信号222而被调节。图5是根据本发明实施例的斜率控制的简化示图。该图仅仅是一个示例，它不应不适当地限制权利要求的范围。本领域的普通技术人员将认识到许多变化形式、替代物和修改形式。如图5所示，曲线510和520表示由信号发生器240生成的锯齿信号244。每条曲线具有表示信号强度的纵轴和表示时间的横轴。例如，纵轴指示电压水平或者电流水平。曲线510和520具有相同的频率。每个周期包括充电时间Ton、放电时间Toff和停滞时间Tdead。在Ton和Toff期间，曲线510的斜率大小小于曲线520的斜率大小。在Tdead期间，曲线510和520的斜率相同，都等于零。在一个实施例中，曲线510对应于输入电压224的电压水平V1，曲线520对应于输入电压224的电压水平V2。例如，V1大于V2。在另一个实施例中，锯齿信号244的斜率在充电和放电期间随输入电压224而变化。该斜率被开关模式电源变换器用于向反馈环提供斜率补偿。例如，斜率补偿率是恒定的，与输入电压224无关。在另一个示例中，电压变换器工作在电流模式下。
此外，如图2所示，信号发生器240输出时钟信号242。例如，时钟信号242具有与锯齿信号244相同的频率。在另一个示例中，时钟信号242被PWM发生器250用于控制开关模式电源变换器的开关频率。
图6是根据本发明实施例的时钟信号和锯齿信号的简化示图。该图仅仅是一个示例，它不应不适当地限制权利要求的范围。本领域的普通技术人员将认识到许多变化形式、替代物和修改形式。如图6所示，曲线960和970分别表示时钟信号242和锯齿信号244。曲线960和970每条都具有表示信号强度的纵轴和表示时间的横轴。例如，纵轴指示电压水平或者电流水平。在一个实施例中，曲线970与曲线320相同。
曲线960每个周期包括两个阶段TCL和TCH。阶段TCL对应于低的时钟信号强度，阶段TCH对应于高的时钟信号强度。曲线970包括三个阶段Ton、Toff和Tdead。Ton等于TCL，Toff与Tdead的和等于TCH。TCL与TCH的和等于Ton、Toff与Tdead的和。曲线960和970具有相同的频率。
返回图2，频率变化发生器210产生控制信号212。控制信号212被信号发生器240用于向由信号发生器240的振荡器生成的信号提供频谱扩展。图7是根据本发明实施例的简化的频率变化发生器示图。该图仅仅是一个示例，它不应不适当地限制权利要求的范围。本领域的普通技术人员将认识到许多变化形式、替代物和修改形式。频率变化发生器210是时钟随机(或伪随机)函数发生器。在一个实施例中，时钟伪随机信号发生器包括m级M序列发生器610和N位数模转换器620。在另一个实施例中，N位数模转换器620接收信号630，并生成控制信号212。在又一个实施例中，控制信号212是伪随机信号。在另一个实施例中，频率变化发生器210包括能够提供频率变化的系统。参见美国专利No.6,229,366和6,249,876。
图8是根据本发明另一实施例的用于频率控制的简化系统示图。该图仅仅是一个示例，它不应不适当地限制权利要求的范围。本领域的普通技术人员将认识到许多变化形式、替代物和修改形式。系统700包括频率变化发生器710、补偿器720、开关730、732和734、与非门740和742、与门744、比较器750、752和754、反相器760和762、电容器770和772、电流源780、782、784、786和788。虽然上面已经示出了将选定的一组部件用于系统700，但是也可以有许多替代物、修改形式和变化形式。例如，一些部件可以被扩展和/或被合并。可以在上面提到的部件中插入其他部件。取决于实施例，部件的安排可以交换，另一些部件可以被替代。这些部件的进一步细节可在本说明书中找到，下面会更具体地描述。
电容器770分别通过开关730(SH)或者开关732(SL)被充电或者放电。在放电阶段(Toff)与充电阶段(Ton)之间，可以通过保持开关730和732都打开，在Ton与Toff之间插入停滞时间Tdead。比较器750(A1)和752(A2)的输出被RS触发器锁存。RS触发器包括与非门740(NAND1)和742(NAND2)。比较器750(A1)和752(A2)是分别带有阈值电压840(VH)和842(VL)的箝压比较器。电容器770一端的电压830的电压范围等于阈值电压842和840之间的差。
电容器772(Cg)、电流源784(Ig)、开关734(SG)和比较器754(A3)被用于停滞时间调制。例如，在一个实施例中，如果控制电压810(Vctrl)小于阈值电压(Vth_g)，则在电容器770(C0)的放电阶段(Toff)结束之后，电容器772一端的电压814开始从控制电压810升高至阈值电压812。例如，在另一个实施例中，由电流源784支持电压814的升高。在放电周期结束时，开关734打开。
当电压814达到阈值电压812时，由与门744(AND1)产生的信号820被用于关闭开关730(SH)。接着，电容器770的电压830开始升高，充电阶段(Ton)开始。在一个实施例中，停滞时间Tdead是当开关730和732都打开时的时间。在停滞时间期间内，电压830保持恒定。
如图8所示，如果控制电压810(Vctrl)小于阈值电压(Vth_g)，则停滞时间Tdead和Vth_g与Vctrl之间的差成比例。例如，如果Vctrl小于Vth_g，则Tdead随着Vctrl的降低而增大。电压830的振荡频率随着Vctrl降低而降低。例如，控制电压810(Vctrl)表示开关模式变换器的输出负载水平。在另一个示例中，Vctrl随着输出负载而增大。在又一个示例中，Vctrl由反馈环生成。如果Vctrl大于或等于Vth_g，则停滞时间Tdead等于零。
在另一个实施例中，Vth_g对应于阈值输出负载，且Vctrl随着输出负载而变化。例如，Vctrl随着输出负载而增大。如图8所示，如果输出负载小于该阈值输出负载，则Tdead随着输出负载的变轻而增大。例如，如果输出负载小于该阈值输出负载，但是大于另一个阈值输出负载，则Tdead随着输出负载的变轻而增大；如果输出负载大于或等于该阈值输出负载，则停滞时间Tdead等于零。
在又一个实施例中，充电时间Ton和放电时间Toff每个相对于Vctrl都是恒定的。例如，Vctrl随着输出负载而变化。充电时间Ton和放电时间Toff每个相对于输出负载都是恒定的。
在又一个实施例中，用于充电阶段、放电阶段和停滞时间阶段的时间周期如下确定Ton=(VH-VL)×C0IC+ICM]]>(等式1)
Toff=(VH-VL)×C0ID+IDM]]>(等式2)Tdead=(Vth_g-Vctrl)×CgIg]]>如果Vth_g＞Vctrl(等式3)Tdead＝0 如果Vth_g≤Vctrl(等式4)其中，Ton、Toff和Tdead分别是充电阶段、放电阶段和停滞时间阶段的时间周期。Ton取决于电流源780(IC)与786(ICM)的和以及阈值电压840(VH)与842(VL)之间的差。Toff取决于电流源782(ID)与788(IDM)的和。此外，电压830的频率FS如下定义FS=1Ton+Toff+Tdead]]>(等式5)如图8所示，电流源786(ICM)和788(IDM)被来自频率变化发生器710的控制信号860和862调制。在一个实施例中，频率变化发生器710包括m级M序列发生器610和N位数模转换器620，如图7所示。在另一个实施例中，频率变化发生器710包括能够提供频率变化的系统。参见美国专利No.6,229,366和6,249,876。
电流源780(IC)和782(ID)以及阈值电压840(VH)和842(VL)被补偿器720调制。补偿器720接收输入电压850。图9是根据本发明实施例的补偿器和电流源的简化示图。该图仅仅是一个示例，它不应不适当地限制权利要求的范围。本领域的普通技术人员将认识到许多变化形式、替代物和修改形式。系统900包括跨导体910、电阻器812、电流源920和922以及电压源930和932。虽然上面已经示出了将选定的一组部件用于系统900，但是也可以有许多替代物、修改形式和变化形式。例如，一些部件可以被扩展和/或被合并。可以在上面提到的部件中插入其他部件。取决于实施方式，部件的安排可以交换，另一些部件可以被替代。这些部件的进一步细节可在本说明书中找到，下面会更具体地描述。
跨导器910接收输入电压914，并生成电流940(I01)和942(I02)。电流940和942分别被电流源920和922接收，电流源920和922分别输出电流IC和ID。例如，
IC＝Ic0-I01(等式6)ID＝ID0-I02(等式7)在一个实施例中，Ic0ID0=I01I02]]>(等式8)此外，跨导体910响应于输入电压914，通过电阻器912产生电压944(V0)。电压944被电压源930和932接收，电压源930和932分别输出电压VH和VL。例如，VH＝VH0-V0(等式9)VL＝VL0-V0(等式10)在一个实施例中，系统914被用作补偿器720以及电流源780和782。电流IC和ID分别用于电容器770的充电和放电。电压VH和VL分别用作比较器750和752的阈值电压。
如图8和图9所示，电压830在充电阶段(Ton)期间随着时间以一个斜率增大，而在放电阶段(Toff)期间随着时间以另一个斜率减小。两个斜率都随着输入电压850而变化。例如，这些斜率随着预定电压范围内的输入电压850而变化。在另一个示例中，这些斜率相对于控制电压810(Vctrl)是恒定的，但是相对于输入电压850是变化的。
如上所述以及这里进一步强调的，图8仅仅是一个示例，它不应不适当地限制权利要求的范围。本领域的普通技术人员将认识到许多变化形式、替代物和修改形式。在一个实施例中，电压830被用作锯齿信号，信号820被用作时钟信号。例如，锯齿信号和时钟信号被PWM发生器接收。PWM发生器使用锯齿信号来提供斜率补偿。例如，斜率补偿率是恒定的，与输入电压850无关。此外，PWM发生器使用时钟信号来控制开关频率。
在另一个实施例中，系统700被用作系统200。例如，电压830是锯齿信号244，信号820是时钟信号242。在另一个示例中，频率变化发生器710是频率变化发生器210。在又一个示例中，补偿器720是补偿器220。在又一个示例中，控制电压810是负载信号234。在又一个示例中，输入电压850是输入电压224。在又一个实施例中，系统200或700是电源变换器的一部分。
在又一个实施例中，一种用于为电源变换器提供频率控制的方法包括接收负载信号。该负载信号的大小指示电源变换器的输出负载的大小。此外，该方法包括响应于负载信号而产生控制信号，处理与该控制信号相关联的信息，以及至少基于与该控制信号相关联的信息，产生输出信号。该输出信号包含其信号强度和信号频率。信号频率反比于第一时间周期、第二时间周期和第三时间周期的和。信号强度在第一时间周期期间随时间增大，在第二时间周期期间随时间减小，而在第三时间周期期间相对于时间是恒定的。如果负载信号在预定范围之内，则第三时间周期随着负载信号而变化。如果负载信号在预定范围之外，则第三时间周期不随负载信号而变化。例如，该方法可以由系统200和/或系统700执行。
在又一个实施例中，一种用于为电源变换器提供频率控制的方法包括接收负载信号。该负载信号的大小指示电源变换器的输出负载的大小。此外，该方法包括响应于负载信号而产生第一控制信号，接收电源变换器的输入信号，响应于该输入信号而产生第二控制信号，处理与第一控制信号和第二控制信号相关联的信息，以及至少基于与第一控制信号和第二控制信号相关联的信息，产生输出信号。该输出信号包含其信号强度和信号频率。信号频率反比于第一时间周期、第二时间周期和第三时间周期的和。信号强度在第一时间周期期间以第一斜率随时间增大，在第二时间周期期间以第二斜率随时间减小，而在第三时间周期期间相对于时间是恒定的。第一斜率随着在信号范围之内的输入信号而变化，且第二斜率随着在信号范围之内的输入信号而变化。例如，该方法可以由系统200和/或系统700执行。
本发明具有多种优点。本发明的一些实施例提供了自适应信号发生器。信号频率至少通过由频率变化发生器产生的控制信号和表示输出负载的另一控制信号来控制。例如，频率变化发生器输出随机化信号。在另一个示例中，用于输出负载的控制信号包括反馈电压。本发明的某些实施例以低待机功耗提供了对开关频率的有效控制。本发明的一些实施例提高了电源变换器的稳定性。
本发明的某些实施例使用停滞时间调制用于自适应频率控制。本发明的一些实施例提供了含有三种阶段的输出波形。在一个实施例中，这三种阶段包括充电阶段、放电阶段和停滞时间阶段。例如，停滞时间阶段被插入在放电阶段与充电阶段之间。在另一个实施例中，通过响应于各种负载条件调制停滞时间阶段来调节振荡器输出频率。例如，通过表示开关模式电源变换器输出负载的电压的大小来调制停滞时间阶段的长短。在又一个实施例中，充电阶段的时间周期和放电阶段的时间周期都独立于负载条件。在又一个实施例中，充电阶段和放电阶段期间的信号强度的斜率独立于负载条件。例如，斜率依赖于开关模式电源变换器的输入电压而非开关模式电源变换器的输出负载。本发明的某些实施例通过利用恒流源将电容器从初始电平充电到阈值电平，提供了停滞时间调制。本发明的一些实施例提供了这样的停滞时间阶段在轻负载或者零负载的条件下，该停滞时间阶段的时间周期随着输出负载变轻而增大。本发明的一些实施例提供了这样的停滞时间阶段在正常或者大负载条件下，该停滞时间阶段的时间周期等于零。
本发明的某些实施例提供了信号发生器。对于输入电压中的变化，补偿信号强度的斜率，并且该信号强度的斜率被用于开关模式电源变换器中的斜率补偿。例如，电源变换器工作在电流模式下。本发明的一些实施例取样输入电压，并至少相应地调节充电和放电电流。本发明的某些实施例提供了用于斜率补偿的锯齿信号。斜率补偿率相对于输入电压保持恒定。本发明的一些实施例提高了电流反馈环的稳定性。本发明的某些实施例使用时钟随机信号发生器用于频率调制。
虽然已经描述了本发明的具体实施例，但是本领域的技术人员将理解，存在与所描述的实施例等同的其他实施例。因此，本发明不应被理解为仅限于具体示出的实施例，而是本发明仅由权利要求的范围限定。
权利要求
1.一种用于为电源变换器提供频率控制的系统，所述系统包括控制器，所述控制器被配置接收负载信号并产生第一控制信号，所述负载信号指示电源变换器的输出负载的大小；信号发生器，所述信号发生器被配置接收所述第一控制信号并至少产生第一输出信号；其中所述第一输出信号包含其第一信号强度和第一信号频率；所述第一频率反比于第一时间周期、第二时间周期和第三时间周期的和；所述第一信号强度在所述第一时间周期期间随着时间而增大；所述第一信号强度在所述第二时间周期期间随着时间而减小；所述第一信号强度在所述第三时间周期期间相对于时间是恒定的；如果所述负载信号在预定范围之内，则所述第三时间周期随着所述负载信号的变化而变化。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，如果所述负载信号在预定范围之内，则所述第三时间周期随着所述负载信号而变化包括如果所述输出负载小于预定范围负载，则所述第三时间周期随着所述输出负载的变轻而增大。
3.根据权利要求1所述的系统，其中，如果所述负载信号不在所述预定范围之内，则所述第三时间周期等于零。
4.根据权利要求3所述的系统，其中，如果所述负载信号不在所述预定范围之内，则所述第三时间周期等于零包括如果所述输出负载大于或等于预定范围负载，则所述第三时间周期等于零。
5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一时间周期相对于所述负载信号是恒定的，并且所述第二时间周期相对于所述负载信号是恒定的。
6.根据权利要求1所述的系统，其中所述信号发生器还被配置产生第二输出信号，所述第二输出信号包含其第一信号强度和第一信号频率；所述第二信号频率反比于第四时间周期和第五时间周期；所述第四时间周期期间的所述第二信号强度与所述第五时间周期期间的所述第二信号强度不同。
7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述第一频率等于所述第二频率。
8.根据权利要求7所述的系统，其中，所述第四周期等于所述第一周期，并且所述第五周期等于所述第二周期和第三周期的和。
9.根据权利要求7所述的系统，还包括脉宽调制发生器，所述脉宽调制发生器被配置接收至少所述第二输出信号。
10.根据权利要求9所述的系统，其中，所述脉宽调制发生器使用所述第二信号来控制所述电源变换器的开关频率。
11.根据权利要求1所述的系统，其中所述控制器包括与第一电压相关联的第一电容器；其中所述负载信号表示负载电平，所述负载电平低于阈值电平；在所述第三时间周期期间，第一电压从所述负载电平增大到所述阈值电平。
12.根据权利要求1所述的系统，还包括频率变化发生器，所述频率变化发生器被配置输出第二控制信号至所述信号发生器；其中，所述信号发生器使用所述第二控制信号来改变所述第一频率。
13.根据权利要求12所述的系统，其中，所述频率变化发生器包括时钟随机信号发生器。
14.一种用于为电源变换器提供频率控制的系统，所述系统包括第一控制器，所述第一控制器被配置接收负载信号并产生第一控制信号，所述负载信号指示电源变换器的输出负载的大小；补偿系统，所述补偿系统被配置接收所述电源变换器的输入信号并产生第二控制信号；信号发生器，所述信号发生器被配置接收所述第一控制信号和所述第二控制信号并至少产生一个输出信号；其中所述输出信号包含其信号强度和信号频率；所述信号频率反比于第一时间周期、第二时间周期和第三时间周期的和；所述信号强度在所述第一时间周期期间以第一斜率随着时间而增大；所述信号强度在所述第二时间周期期间以第二斜率随着时间而减小；所述信号强度在所述第三时间周期期间相对于时间是恒定的；所述第一斜率随着在信号范围内的所述输入信号而变化；所述第二斜率随着在所述信号范围内的所述输入信号而变化。
15.根据权利要求14所述的系统，其中，所述第一斜率相对于所述负载信号是恒定的，并且所述第二斜率相对于所述负载信号是恒定的。
16.根据权利要求14所述的系统，其中，所述第一时间周期相对于所述输入信号是恒定的。
17.根据权利要求16所述的系统，其中，所述第一时间周期相对于所述负载信号是恒定的。
18.根据权利要求14所述的系统，其中，所述第二时间周期相对于所述输入信号是恒定的。
19.根据权利要求18所述的系统，其中，所述第二时间周期相对于所述负载信号是恒定的。
20.根据权利要求14所述的系统，其中，如果所述负载信号在预定范围之内，则所述第三时间周期随着所述负载信号而变化。
21.根据权利要求20所述的系统，其中，如果所述负载信号在预定范围之内，则所述第三时间周期随着所述负载信号而变化包括如果所述输出负载小于预定范围负载，则所述第三时间周期随着所述输出负载的变轻而增大。
22.根据权利要求21所述的系统，其中，如果所述负载信号不在所述预定范围之内，则所述第三时间周期等于零。
23.根据权利要求14所述的系统，还包括脉宽调制发生器，所述脉宽调制发生器被配置至少接收所述输出第二信号。
24.根据权利要求23所述的系统，其中，所述脉宽调制发生器使用所述输出信号来进行反馈环的斜率补偿。
25.根据权利要求24所述的系统，其中，所述斜率补偿与斜率补偿率相关联，所述斜率补偿率相对于所述输入信号是恒定的。
26.根据权利要求14所述的系统，其中，所述补偿系统包括取样系统，所述取样系统被配置接收所述输入信号并产生第三控制信号；补偿控制器，所述补偿控制器被配置接收所述第三控制信号并输出所述第二控制信号。
27.根据权利要求26所述的系统，其中，所述第一控制信号包括多个信号。
28.一种用于为电源变换器提供频率控制的方法，所述方法包括接收负载信号，所述负载信号指示电源变换器的输出负载的大小；响应于所述负载信号，产生控制信号；处理与所述控制信号相关联的信息；至少基于与所述控制信号相关联的信息，产生输出信号；其中所述输出信号包含其信号强度和信号频率；所述信号频率反比于第一时间周期、第二时间周期和第三时间周期的和；所述信号强度在所述第一时间周期期间随着时间而增大；所述信号强度在所述第二时间周期期间随着时间而减小；所述信号强度在所述第三时间周期期间相对于时间是恒定的；如果所述负载信号在预定范围之内，则所述第三时间周期随着所述负载信号的变化而变化。
29.根据权利要求28所述的方法，其中，如果所述负载信号不在所述预定范围之内，则所述第三时间周期等于零。
30.一种用于为电源变换器提供频率控制的方法，所述方法包括接收负载信号，所述该负载信号的大小指示电源变换器的输出负载的大小；响应于所述负载信号，产生第一控制信号；接收所述电源变换器的输入信号；响应于所述输入信号，产生第二控制信号；处理与所述第一控制信号和所述第二控制信号相关联的信息；至少基于与所述第一控制信号和所述第二控制信号相关联的信息，产生输出信号；其中所述输出信号包含其信号强度和信号频率；所述信号频率反比于第一时间周期、第二时间周期和第三时间周期的和；所述信号强度在所述第一时间周期期间以第一斜率随着时间而增大；所述信号强度在所述第二时间周期期间以第二斜率随着时间而减小；所述信号强度在所述第三时间周期期间相对于时间是恒定的；所述第一斜率随着在信号范围内的所述输入信号的变化而变化；所述第二斜率随着在所述信号范围内的所述输入信号的变化而变化。
31.根据权利要求30所述的方法，还包括进行所述电源变换器的斜率补偿；其中所述斜率补偿与斜率补偿率相关联；所述斜率补偿率相对于所述输入信号是恒定的。
全文摘要
本发明涉及一种用于为电源变换器提供频率控制的系统和方法。该系统包括被配置接收负载信号并产生第一控制信号的控制器。该负载信号指示电源变换器的输出负载的大小。此外，该系统还包括被配置接收第一控制信号并至少产生第一输出信号的信号发生器。该第一输出信号包含其第一信号强度和第一信号频率。第一频率反比于第一时间周期、第二时间周期和第三时间周期的和。第一信号强度在第一时间周期期间随时间而增大，在第二时间周期期间随时间而减小，而在第三时间周期期间相对于时间是恒定的。
文档编号H02M7/00GK1832309SQ20051002438
公开日2006年9月13日 申请日期2005年3月11日 优先权日2005年3月11日
发明者叶俊, 朱臻, 赵时峰, 方烈义, 陈志樑 申请人:昂宝电子(上海)有限公司