一种开关电源多模式PWM控制抑制噪声的方法

摘要

本发明公开了一种开关电源多模式PWM控制抑制噪声的方法，包括：在开关电源电路中设置整流滤波单元、输入滤波单元、输入检测控制单元、输出滤波单元、输出电压检测单元、高频干扰信号抑制变压器以及共模信号滤波单元；本发明将传统模拟集成电路更换为可编程的智能主控单片微计算机，针对开关电源的各种输入状态和各种输出状态，智能化输出多模式PWM脉冲，并通过设置输入滤波单元、共模信号滤波单元、高频干扰信号抑制变压器，解决传统开关电源出口检测过程中存在的漏电流测试规格超标，安规电压超标，信号功率超标，传输平衡规格超标，纵向电压超标及振铃阻抗不达标的情况，同时使得本方法制作的产品效率大大提高。

说明书

技术领域

本发明涉及开关电源技术，特别是开关电源多模式PWM控制抑制噪声的方法。

背景技术

目前的电源适配器很难满足FCC拟定的SDoC程序，针对电信产品（TTE设备）的FCCPart68认证要求。 FCC Part68认证是美国对有线电信终端设备的认证要求，如电话机，传真机，ADSL modem等连接PSTN网络的设备。因此，有线电信设备厂商，及连接PSTN网络的设备制造商均需通过此认证。针对Part68部分，FCC目前委托ACTA对此认证进行管理，它有两种方式可供选择。FCC part68认证可由“TCB机构审核的方式”或由“供应商根据SDoC的方式”进行认可。

现有电源设计方案采用的都是常规线路，其优点是线路简单，传统模拟集成电路，其工作模式一般固定为CCM（连续工作模式）、BCM（临界工作模式）、DCM（断续工作模式）其中的一种。

CCM模式适合于大功率场合使用，其优点为电感电流峰值小，磁性元件体积小。缺点为MOS损耗大，效率不高，控制方式较复杂。

BCM模式适合于中小功率场合使用，其优点为开关频率不固定，EMC好，控制方式较简单。缺点为电感电流峰值较大。

DCM模式适合于中小功率场合使用，其优点为输入电流波形自然跟随输入电压波形，控制方式简单；缺点为电感电流峰值很大。

综上可知，现有传统模拟集成电路单一工作模式电路均有不同的缺点，均不能满足高功率密度、宽输入电压范围的电源设计需求。为了综合各种工作模式的优点，减小各种工作模式的缺点，解决传统模式存在漏电流测试规格超标，安规电压超标，信号功率超标，传输平衡规格超标，纵向电压超标及振铃阻抗不达标的情况，需要设计一种综合解决问题的方法。

经查询，未发现有关报道。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术所采用模拟集成电路功能单一，存在漏电流测试规格超标，安规电压超标，信号功率超标，传输平衡规格超标，纵向电压超标及振铃阻抗不达标的问题，提出一种开关电源多模式PWM控制抑制噪声的方法，一揽子解决问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

设计实施一种开关电源多模式PWM控制抑制噪声的方法，所述方法包括：

步骤一、在开关电源电路中设置整流滤波单元、输入滤波单元、输入检测控制单元、输出滤波单元、输出电压检测单元、高频干扰信号抑制变压器以及共模信号滤波单元；

步骤二、所述共模信号滤波单元由第一Y电容CY1、第二Y电容CY2、第三Y电容CY3、第四Y电容CY4构成，其中第一Y电容CY1、第二Y电容CY2串接后一端接在交流电源L端，第三Y电容CY3、第四Y电容CY4串接后一端接在交流电源N端；然后两组串接的电容各自的另一个端头相连接后与开关电源输出侧的地GND连接；

步骤三、将所述整流滤波单元设置在开关电源电路中的共模信号滤波单元之后，在整流滤波单元的两个输入端各自接出一组串联电阻，然后这两组电阻的端头接在一起，再连接由变压器第二线圈TIB、二极管D6、电容C4组成的单片机整流滤波电路的输出，然后在连接点通过电阻R6与主控单片微计算机U1的电源端UDD连接；

步骤四、接下来在主控单片微计算机U1的主控程序存储器中装载第一电压判别程序模块、第二电压判别程序模块、第三电压判别程序模块、过载状态检测和控制程序模块、输入过压状态检测和控制程序模块、正常输出控制程序模块、轻载状态检测和控制程序模块、空载状态检测和控制程序模块，上述各个程序模块皆可由主控处理器加载并运行；

步骤五、接下来，在输入滤波单元的后面设置一高频干扰信号变压器，滤除高频干扰信号，然后再由输出滤波单元进一步滤除低频杂波，一个输出电压检测单元将输出电压传输至主控单片微计算机U1的FB端；

步骤六、接下来，第一电压判别程序模块首先对FB端的电压进行判别，如果FB端的电压大于4.9V，则转步骤九处理；如果FB端的电压小于4.9V，则第二电压判别程序模块对FB端的电压进一步判别，如果FB端的电压小于2.5V，则转步骤七处理，如果大于2.5V，则主控单片微计算机U1工作在输出900Hz～1000Hz的CCM模式，然后回到对FB端的电压进行巡检的循环之中；

步骤七、此时的FB端的电压小于2.5V，此时第三电压判别程序模块（143）运行，判别FB端的电压是否在1.5～2.5V之间，如果小于1.5V就转步骤八处理，如果高于1.5V，则主控单片微计算机U1工作在输出400Hz～500Hz的BCM模式，然后回到对FB端的电压进行巡检的循环之中；

步骤八、此时的FB端的电压小于1.5V，主控单片微计算机U1工作在DCM模式,然后回到对FB端的电压进行巡检的循环之中；

步骤九、此时的FB端的电压大于4.9V，主控单片微计算机U1每隔5秒工作0.2秒900Hz～1000Hz的CCM模式输出，然后回到对FB端的电压进行巡检的循环之中，监测FB端的电压是否恢复正常。

上述方法中，步骤一所述的输入滤波单元由电容C1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R3A、阻尼二极管D5和电容C2组成，其中电阻R1和电阻R2串接后，一端与电容C1的正极连接，另一端与阻尼二极管D5的阴极连接；电阻R3、电阻R3A并接后，一端与电容C2连接，另一端与二极管D5的阴极连接，电容C2的另一端与电容C1的正极连接。

上述方法中，步骤1所述的输入检测控制单元中的主控单片微计算机U1的第二脚OVP和第四脚SENSE之间输入变压器第二线圈TIB感应的输入电压波形。

上述方法中，步骤五所述高频干扰信号变压器初级线圈TIA绕在最内侧，其外是变压器第二线圈TIB，变压器第二线圈TIB的线圈尾与屏蔽层E1连接，屏蔽层E1连接开关电源输入侧的地PGND，屏蔽层E1之外绕制其外是变压器第三线圈TIC。

上述方法中，步骤六所述第一电压判别程序模块首先对FB端的电压进行判别，看FB端的电压是否大于4.9V；首先第一电压判别程序模块先进行A/D转换，将FB端的模拟电压转换为数字信号，然后再与第一电压判别程序模块中已经存储的4.9V门限电压值进行比较。

上述方法中，已经确定FB端的电压小于4.9V之后，第二电压判别程序模块对FB端的数字信号电压进一步判别，将其与第一电压判别程序模块内存储的2.5V门限电压进行比较。

上述方法中，已经确定FB端的电压小于2.5V之后，所述第三电压判别程序模块对FB端的数字信号电压进一步判别，将其与第一电压判别程序模块内存储的1.5V门限电压进行比较，看其是高于1.5V，还是低于1.5V。

与现有技术相比，本发明将传统模拟集成电路更换为可编程的智能主控单片微计算机，针对开关电源的各种输入状态和各种输出状态，智能化输出多模式PWM脉冲，并通过设置输入滤波单元、共模信号滤波单元、高频干扰信号抑制变压器，解决传统开关电源出口检测过程中存在的漏电流测试规格超标，安规电压超标，信号功率超标，传输平衡规格超标，纵向电压超标及振铃阻抗不达标的情况，同时使得本方法制作的产品效率大大提高。

附图说明

图1为本发明开关电源多模式PWM控制抑制噪声的方法的电原理图；

图2为本发明开关电源多模式PWM控制抑制噪声的方法中主控单片微计算机存储的程序模块的方框图；

图3是本发明开关电源多模式PWM控制抑制噪声的方法中主控单片微计算机程序控制的流程图；

图4是本发明开关电源多模式PWM控制抑制噪声的方法中高频干扰信号抑制变压器的原理图；

图5是本发明开关电源多模式PWM控制抑制噪声的方法中高频干扰信号抑制变压器的结构图。

具体实施方式

如图1～图5所示，本发明的方法包括：

步骤一、在开关电源电路中设置整流滤波单元11、输入滤波单元12、输入检测控制单元13、输出滤波单元14、输出电压检测单元15、高频干扰信号抑制变压器16以及共模信号滤波单元17；

步骤二、所述共模信号滤波单元17由第一Y电容CY1、第二Y电容CY2、第三Y电容CY3、第四Y电容CY4构成，其中第一Y电容CY1、第二Y电容CY2串接后一端接在交流电源L端，第三Y电容CY3、第四Y电容CY4串接后一端接在交流电源N端；然后两组串接的电容各自的另一个端头相连接后与开关电源输出侧的地GND连接；

步骤三、将所述整流滤波单元11设置在开关电源电路中的共模信号滤波单元17之后，在整流滤波单元11的两个输入端各自接出一组串联电阻，然后这两组电阻的端头接在一起，再连接由变压器第二线圈TIB、二极管D6、电容C4组成的单片机整流滤波电路的输出，然后在连接点通过电阻R6与主控单片微计算机U1的电源端UDD连接；

步骤四、接下来在主控单片微计算机U1的主控程序存储器131中装载第一电压判别程序模块141、第二电压判别程序模块142、第三电压判别程序模块143、过载状态检测和控制程序模块134、输入过压状态检测和控制程序模块135、正常输出控制程序模块136、轻载状态检测和控制程序模块137、空载状态检测和控制程序模块138，上述各个程序模块皆可由主控处理器133加载并运行；

步骤五、接下来，在输入滤波单元12的后面设置一高频干扰信号变压器16，滤除高频干扰信号，然后再由输出滤波单元14进一步滤除低频杂波，一个输出电压检测单元15将输出电压传输至主控单片微计算机U1的FB端；

步骤六、接下来，第一电压判别程序模块141首先对FB端的电压进行判别，如果FB端的电压大于4.9V，则转步骤九处理；如果FB端的电压小于4.9V，则第二电压判别程序模块142对FB端的电压进一步判别，如果FB端的电压小于2.5V，则转步骤七处理，如果大于2.5V，则主控单片微计算机U1工作在输出900Hz～1000Hz的CCM模式，然后回到对FB端的电压进行巡检的循环之中；

步骤七、此时的FB端的电压小于2.5V，此时第三电压判别程序模块143运行，判别FB端的电压是否在1.5～2.5V之间，如果小于1.5V就转步骤八处理，如果高于1.5V，则主控单片微计算机U1工作在输出400Hz～500Hz的BCM模式，然后回到对FB端的电压进行巡检的循环之中；

步骤八、此时的FB端的电压小于1.5V，主控单片微计算机U1工作在DCM模式,然后回到对FB端的电压进行巡检的循环之中；

步骤九、此时的FB端的电压大于4.9V，主控单片微计算机U1每隔5秒工作0.2秒900Hz～1000Hz的CCM模式输出，然后回到对FB端的电压进行巡检的循环之中，监测FB端的电压是否恢复正常。

步骤一所述的输入滤波单元12由电容C1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R3A、阻尼二极管D5和电容C2组成，其中电阻R1和电阻R2串接后，一端与电容C1的正极连接，另一端与阻尼二极管D5的阴极连接；电阻R3、电阻R3A并接后，一端与电容C2连接，另一端与二极管D5的阴极连接，电容C2的另一端与电容C1的正极连接。

步骤1所述的输入检测控制单元13中的主控单片微计算机U1的第二脚OVP和第四脚SENSE之间输入变压器第二线圈TIB感应的输入电压波形。

步骤五所述高频干扰信号变压器16初级线圈TIA绕在最内侧，其外是变压器第二线圈TIB，变压器第二线圈TIB的线圈尾与屏蔽层E1连接，屏蔽层E1连接开关电源输入侧的地PGND，屏蔽层E1之外绕制其外是变压器第三线圈TIC。

步骤六所述第一电压判别程序模块141首先对FB端的电压进行判别，看FB端的电压是否大于4.9V；首先第一电压判别程序模块141先进行A/D转换，将FB端的模拟电压转换为数字信号，然后再与第一电压判别程序模块141中已经存储的4.9V门限电压值进行比较。

已经确定FB端的电压小于4.9V之后，第二电压判别程序模块142对FB端的数字信号电压进一步判别，将其与第一电压判别程序模块141内存储的2.5V门限电压进行比较。

已经确定FB端的电压小于2.5V之后，所述第三电压判别程序模块143对FB端的数字信号电压进一步判别，将其与第一电压判别程序模块141内存储的1.5V门限电压进行比较，看其是高于1.5V，还是低于1.5V。

如图1和图2所示，T1B的起始端输出交流电压波形，经电阻R7和电阻R24分压，输入到主控单片微计算机U1的第2脚OVP，如果交流侧电压过压，则输入过压状态检测和控制程序模块135被启动，开关电源将无输出，并进行“打嗝保护”。

如图1、图2和图3所示，当FB端的电压小于2.5V之后，所述第三电压判别程序模块143对FB端的数字信号电压进一步判别，将其与第一电压判别程序模块141内存储的1.5V门限电压进行比较，看其是高于1.5V，还是低于1.5V。

如果高于1.5V，则轻载状态检测和控制程序模块137工作。

如果低于1.5V，则空载状态检测和控制程序模块138工作。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。