專利名稱：周期訊號產(chǎn)生電路、電源轉換系統(tǒng)以及使用該電路的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種以展頻方式來降低周期訊號所產(chǎn)生的電磁干擾的周期訊號產(chǎn)生電路。
背景技術：
—般電子裝置皆需要電源轉換電路以將所接收的電源轉換成合適的電源以提供電子裝置使用，而實現(xiàn)上述電源轉換方式的電源轉換電路可以是交換式電壓轉換電路(switching regulator)。有的交換式電壓轉換電路需要一周期訊號產(chǎn)生器，產(chǎn)生一固定頻率的周期訊號，來切換一功率開關，而導致了功率開關容易產(chǎn)生電磁干擾(Electromagnetic Interference, EMI)，會影響與交換式電壓轉換電路有連接的電路元件的運作。因此，降低交換式電壓轉換電路所產(chǎn)生的電磁干擾便成為許多設計電源管理的設計者亦須考慮的地方。 在現(xiàn)有技術中，許多電源管理的設計者有利用周期性改變周期訊號產(chǎn)生器內(nèi)部的充放電電流值，使得周期訊號產(chǎn)生器的頻率達到展頻的目的；或者，周期性的改變周期訊號產(chǎn)生器中的電容，亦同樣也可以達到展頻的目的，而降低周期訊號所產(chǎn)生的電磁干擾。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種具有展頻以降低電磁干擾的周期訊號產(chǎn)生電路。該周期訊號產(chǎn)生電路包含一主延遲電路以及一可變延遲電路。該主延遲電路接收一回授周期訊號，經(jīng)歷一第一延遲時間后，以輸出一輸出周期訊號。該可變延遲電路接收該輸出周期訊號，根據(jù)一第二延遲時間以及該輸出周期訊號，更新該回授周期訊號。其中該第二延遲時間是周期性地變化，且該第二延遲時間小于該第一延遲時間。 本發(fā)明還提供一種具展頻以降低電磁干擾的周期訊號產(chǎn)生電路。該周期訊號產(chǎn)生電路包含一主延遲電路以及一可變延遲電路。其中該主延遲電路的輸出連接至該可變延遲電路的輸入，該可變延遲電路的輸出連接該主延遲電路的輸出，構成一訊號回路，以產(chǎn)生一輸出周期訊號。其中該主延遲電路的輸入到輸出的訊號傳遞需要一第一延遲時間，該可變延遲電路的輸入到輸出的訊號傳遞需要一第二延遲時間。其中該第二延遲時間是周期性地變化，且該第二延遲時間小于該第一延遲時間。 本發(fā)明還提供一種具有展頻以降低電磁干擾來產(chǎn)生一輸出周期訊號的方法。該方法包含提供一訊號回路，以產(chǎn)生該輸出周期訊號，以及周期性地改變該第二延遲時間，以改變該輸出周期訊號的頻率。其中該訊號回路由一第一傳遞路徑以及一第二傳遞路徑所構成；該第一傳遞路徑的訊號傳遞需要一第一延遲時間；該第二傳遞路徑的訊號傳遞需要一第二延遲時間；該第一延遲時間大于該第二延遲時間。


圖1為根據(jù)本發(fā)明的一第一實施例的具展頻以降低電磁干擾的周期訊號產(chǎn)生電
圖2為根據(jù)本發(fā)明的-一第二實施例的具展頻以降低電磁3
路的示意圖。圖3為說明利用本發(fā)明的周期訊號產(chǎn)生電路的交換式電壓
附圖符號說明100、200、3111周期訊號產(chǎn)生電路110主延遲電路111周期電壓控制電路1111充電電路1112放電電路120、220可變延遲電路121延遲時間決定電路122通過/保留裝置1211、221主計數(shù)器1212次計數(shù)器222次可變延遲電路2221訊號延遲電路300交換式電壓轉換電路310電源管理系統(tǒng)311工作周期調(diào)整器IS" IS2、 IS3、 IS4定電流源is5數(shù)字/模擬轉換器Iref、 Ii、 Iv電流SW!、SW2、SW3、SW4、SWs開關Op02、03、04輸出端INp IN2、 IN3輸入端EN啟動端VH、VL、Vx、VD、VKEF、VraTY電壓vIN、v0UT、vss電源CP!、CP2、CP3、CP4比較器N丄、N2計數(shù)值osc震蕩器CLK0、CLKFB、CLKS周期訊號鋸齒波訊號T。i 、 TD2延遲時間Cx、 CD、 Ci電容電感D工二極管INV反相器
SEN 啟動訊號
SPWM 開關控制訊號
具體實施例方式
請參考圖1以及圖2。圖1以及圖2分別為根據(jù)本發(fā)明的一第一實施例以及第二 實施例的具展頻以降低電磁干擾的周期訊號產(chǎn)生電路100以及200的示意圖。如圖1所 示，周期訊號產(chǎn)生電路100包含主延遲電路110以及可變延遲電路120。如圖2所示，周期 訊號產(chǎn)生電路200包含主延遲電路110以及可變延遲電路220。以下將先以圖l為例，解釋 其基本原理，而圖2的基本原理可以類推，不再重述。 延遲電路110用來根據(jù)回授周期訊號CLK^，經(jīng)歷延遲時間TM后，產(chǎn)生輸出周期訊 號CLK。。換句話說，主延遲電路110接收回授周期訊號CLK^之后到據(jù)以反應產(chǎn)生對應的輸 出周期訊號CLK。間(訊號傳遞，signalpropagation)，存在有延遲時間TD1。
可變延遲電路120接收輸出周期訊號CLK。之后到據(jù)以反應產(chǎn)生對應的回授周期 訊號CLKFB間(訊號傳遞)，存在有延遲時間TD2。而延遲時間TD2為周期性地變化，且延遲 時間TD2會小于延遲時間TD1。于可變延遲電路120中，周期性地調(diào)整延遲時間TD2。如此回 授周期訊號CLK^被延遲后，再回授給主延遲電路110。換句話說，從主延遲電路IIO的輸 出端，經(jīng)由可變延遲電路120的輸入端、可變延遲電路120的輸出端，到主延遲電路110的 輸入端，可構成一訊號回路(signal loop)。在主延遲電路110的輸入端到主延遲電路110 的輸出端的間，可以視為有一第一傳遞路徑；在可變延遲電路120的輸入端到可變延遲電 路120的輸出端的間，可以視為有一第二傳遞路徑；第一傳遞路徑與第二傳遞路徑形成前 述的訊號回路。第一傳遞路徑中訊號傳遞的延遲時間為V ;第二傳遞路徑中訊號傳遞的延 遲時間為T股。作為一周期訊號產(chǎn)生電路，訊號回路的回路增益(loop gain)要等于-l。
周期訊號產(chǎn)生電路100的周期訊號CLK。與CLKpB，其信號周期約等于(TD1+TD2)，或 約等于TD1外加上擾動的微小值TD2。因為TD2被周期性的改變，所以周期訊號CLK。與CLKFB 頻率上亦將產(chǎn)生周期性地擾動，進而使得所產(chǎn)生的電磁干擾功率將不再只是集中于單一個 中心頻率，而是以中心頻率附近的頻率范圍內(nèi)，平均地分布。如此本發(fā)明的第一實施例的周 期訊號產(chǎn)生電路便能產(chǎn)生出具有降低電磁干擾的輸出周期訊號。 請繼續(xù)參考圖1。主延遲電路110包含二輸出端以及02、一輸入端INp —比較 器CP"以及一周期電壓控制電路111。如果主延遲電路110的輸入端IK直接與輸出端 連接，則形成傳統(tǒng)的三角波產(chǎn)生器，周期性地切換一充電電路1111或一放電電路1112，來 對周期電容Cx充/放電，以于輸出端02產(chǎn)生鋸齒波訊號CLKSAW。因此，主延遲電路110與已 知三角波產(chǎn)生器不一樣的是輸入端IK沒有與輸出端直接連接，而是通過可變延遲電路 120間接連接，因此主延遲電路110內(nèi)的操作原理不再贅述。 請繼續(xù)參考圖1?？勺冄舆t電路120包含一延遲時間決定電路121以及一通過/ 保留裝置122。延遲時間決定電路121用來根據(jù)所接收輸出周期訊號CLK。的次數(shù)，決定延 遲時間TD2的大小。并且，延遲時間決定電路121于延遲時間T^之后，送出一訊號給通過 /保留裝置122，通過/保留裝置122才將所接收的輸出周期訊號CLK。更新回授周期訊號 CLK^或是輸出作為回授周期訊號CLK『在延遲時間T^之內(nèi)，通過/保留裝置122并不會 根據(jù)所接收的輸出周期訊號CLK。來更新回授周期訊號CLKFB。換句話說，在延遲時間TD2之內(nèi)，通過/保留裝置122會阻止回授周期訊號CLKFB被更新。 延遲時間決定電路121包含一主計數(shù)器1211、一次計數(shù)器1212—震蕩器0SC以及 一比較器CP2。通過/保留裝置122包含一啟動端EN、一輸入端IN3以及一輸出端04，可由 一D型觸發(fā)器(D latch)來實現(xiàn)。 主計數(shù)器1211接收輸出周期訊號CLK。，并計算所接收的輸出周期訊號CLK。所經(jīng) 過的周期數(shù)，以產(chǎn)生一計數(shù)值K。而計數(shù)值^經(jīng)由比較器CP2的該輸入端1所接收。主計 數(shù)器1211可為一可自動重置計數(shù)器，當計數(shù)值&達到一上限值&時，主計數(shù)器1211可重 置計數(shù)值K (如將計數(shù)值K重置為零)，以重新計數(shù)。稍后將說明延遲時間TD2的大小如何 大約正比于計數(shù)值^的大小。如此，由于主計數(shù)器1211所具有的可自動重置的特性，可使 得延遲時間TD2能夠具有周期性地變化。 震蕩器OSC包含二電流源IS3以及I&、奇數(shù)個(三個)反相器。電流源IS3以及 IS4分別用來提供電流IJ合震蕩器中的反相器，可決定震蕩器0SC的信號周期時間。如圖1 所示，震蕩器OSC可為一環(huán)震蕩器，而震蕩器OSC可產(chǎn)生一參考周期訊號CLKS。另外，參考 周期訊號CLKS的周期不大于延遲時間TD2。 次計數(shù)器1212電性連接于震蕩器OSC、延遲時間決定電路120的輸入端IN2、比較 器CP2的該輸入端2以及比較器CP2的該輸出端0。當次計數(shù)器1212接收到輸出周期訊號 CLK。時，次計數(shù)器1212才開始對參考周期訊號CLKS計數(shù)，以產(chǎn)生一計數(shù)值N2。而計數(shù)值N2 經(jīng)由比較器CP2的該輸入端2所接收。 當計數(shù)值K以及N2達到一預設條件時，比較器CP2會經(jīng)由其輸出端0，輸出一啟動 訊號SEN。舉例來說，當計數(shù)值K等于N2時，則比較器CP2會輸出啟動訊號SEN至次計數(shù)器 1212以及通過/保留裝置122。 當次計數(shù)器1212接收到啟動訊號SEN時，次計數(shù)器1212會將計數(shù)值N2重置(如 將計數(shù)值N2重置為零)，準備重新計數(shù)。 當通過/保留裝置122未接收到啟動訊號SEN時，通過/保留裝置122根據(jù)先前所 接收的輸出周期訊號CLK。，維持其輸出端0的訊號(意即回授周期訊號CLKFB不會被更新)。 反之，當通過/保留裝置122接收到啟動訊號SEN時，通過/保留裝置122根據(jù)當下所接收 的輸出周期訊號CLK。，直接于其輸出端0輸出當下所接收的瑜出周期訊號CLK。以作為回授 周期訊號CLKFB(意即回授周期訊號CLKFB被更新)。 啟動訊號S，會在N2等于&時送出，而當次計數(shù)器1212于數(shù)算到&個參考周期 訊號CLKS，才會使N2等于Nlt)所以，延遲時間TD2就會等于參考周期訊號CLKS的周期時間乘 以N"而^可隨著輸出周期訊號CLK。的次數(shù)而改變。 因此，通過本發(fā)明的第一實施例的可變延遲電路120，周期性地變化訊號傳遞的延 遲時間(TJ，來實現(xiàn)對輸出周期訊號CLK。展頻的效果，進而降低電磁干擾。同樣地，鋸齒波 訊號CLK，，亦能通過本發(fā)明的第一實施例的可變延遲電路120，而具有展頻的效果，進而能 降低電磁干擾。 請繼續(xù)參考圖2?？勺冄舆t電路220包含一主計數(shù)器221以及次可變延遲電路 222。 圖2中的主計數(shù)器221與圖1中的主計數(shù)器1211內(nèi)部結構可以一樣或是類似，故 不再重述。主計數(shù)器221輸出計數(shù)值N"其決定了可調(diào)電流源IS5的電流Iv，譬如說，計數(shù)值N「表示電流Iv的減少量(Iv = 1。-NJ》。電流Iv決定了訊號延遲電路2221中的訊號 延遲時間。所以，可變延遲電路220的延遲時間TD2的大小大約正比于計數(shù)值&的大小。
次可變延遲電路222包含一數(shù)字/模擬轉換器(Analog/DigitalConverter，ADC) IS5以及一訊號延遲電路2221。 可調(diào)電流源IS5可以視為一數(shù)字/模擬轉換器IS5，轉換計數(shù)值K為對應大小的模 擬電流Iv(模擬訊號)。 訊號延遲電路2221包含一反相器INV、二開關SW3以及SWp—延遲電容CD以及一 比較器CP3。 延遲電容CD上的延遲電壓VD是由開關SW3、 SW4導通的時間與電流所決定?？烧{(diào) 電流源IS5可通過開關SW3，利用所提供的電流Iv，對延遲電容CD充電，以提升延遲電壓VD。 當可調(diào)電流源IS5所提供的電流Iv越大，延遲電容CD被充電的速度越快，意即延遲電壓VD 上升的速度越快，而比較器CP3的輸出就越快轉態(tài)；反之亦然。比較器CP3的輸出便作為回 授周期訊號CLKFB。所以，高電平的輸出周期訊號CLK。傳遞到回授周期訊號CLKFB的訊號傳 遞時間，跟電流Iv相關，大約正比于計數(shù)值&的大小；而低電平的輸出周期訊號CLK。傳遞 到回授周期訊號CLKFB的訊號傳遞時間，跟電流Iv無關，大約是一定值。而計數(shù)值K會周期 性的改變。 因此，通過本發(fā)明的第二實施例的可變延遲電路220，周期性地變化訊號傳遞的延 遲時間(TD2)，來實現(xiàn)對輸出周期訊號CLK。與鋸齒波訊號CLK，展頻的效果，進而降低電磁 干擾。 請參考圖3。圖3為說明利用本發(fā)明的周期訊號產(chǎn)生電路的交換式電壓轉換電路 300的示意圖。如圖所示，交換式電壓轉換電路300包含一電源管理系統(tǒng)310、一電感k、 一二極管D工及一電容Q。交換式電壓轉換電路300是將一輸入電源VIN轉換成一輸出電源 V。UT。于圖3中，交換式電壓轉換電路300為一升壓電路(voltage booster)。
電源管理系統(tǒng)310包含一功率開關(power switch) SW5以及一工作周期調(diào)整器 311。于此實施例中，功率開關SWs可為一N通道金屬氧化物半導體晶體管。工作周期調(diào)整 器311包含周期訊號產(chǎn)生電路3111以及一比較器CP4。 周期訊號產(chǎn)生電路3111可由本發(fā)明的周期訊號產(chǎn)生電路100或200來實現(xiàn)，以產(chǎn) 生一由展頻方式來降低電磁干擾的鋸齒波訊號CLKSAW。 交換式電壓轉換電路300的升壓原理非為本發(fā)明的重點且為本領域的技術人員 所熟知，于此不再贅述。 然而，本發(fā)明的實施例所提供的電源管理系統(tǒng)以及周期訊號產(chǎn)生電路，可應用 于各式交換式電壓轉換電路，如降壓電路(voltage bulk circuit)、或升/降兩用電路 (voltage bulk/boost circuit)，并不限定于本發(fā)明所舉例的電路。本發(fā)明也可應用于任 何用以產(chǎn)生周期訊號的裝置，用數(shù)字延遲的方式，將輸出周期訊號展頻，以降低電磁干擾。
綜上所述，通過本發(fā)明所提供的周期訊號產(chǎn)生電路，可周期性地變化訊號傳遞的 延遲時間，來實現(xiàn)對輸出周期訊號展頻的效果，進而降低電磁干擾，而使得利用本發(fā)明所提 供的周期訊號產(chǎn)生電路的電壓轉換電路，不會有電磁干擾的問題，進而提供使用者更大的 便利性。 以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，凡依本發(fā)明的權利要求所做的均等變化與修飾，皆應屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
權利要求
一種具有展頻以降低電磁干擾的周期訊號產(chǎn)生電路，包含一主延遲電路，用來接收一回授周期訊號，經(jīng)歷一第一延遲時間后，以輸出一輸出周期訊號；以及一可變延遲電路，接收該輸出周期訊號，根據(jù)一第二延遲時間以及該輸出周期訊號，更新該回授周期訊號；其中該第二延遲時間是周期性地變化，且該第二延遲時間小于該第一延遲時間。
2. 如權利要求1所述的周期訊號產(chǎn)生電路，其中該可變延遲電路包含一延遲時間決定電路，用來接收該輸出周期訊號，以決定該第二延遲時間；以及一通過/保留裝置，受控于該延遲時間決定電路，于接收該輸出周期訊號的該第二延遲時間后，該通過/保留裝置依據(jù)該輸出周期訊號，更新該回授周期訊號；于接收該輸出周期訊號后的該第二延遲時間內(nèi)，該通過/保留裝置阻止更新該回授周期訊號。
3. 如權利要求2所述的周期訊號產(chǎn)生電路，其中該延遲時間決定電路包含一主計數(shù)器，用來計算該輸出周期訊號產(chǎn)生的次數(shù)，據(jù)以產(chǎn)生一第一計數(shù)值；其中該第二延遲時間大約正比于該第一計數(shù)值。
4. 如權利要求2所述的周期訊號產(chǎn)生電路，其中該延遲時間決定電路，還包含一震蕩器，用來產(chǎn)生一參考周期訊號；一次計數(shù)器，于接收一當下輸出周期訊號后，用來計算該參考周期訊號產(chǎn)生的次數(shù)，以據(jù)以產(chǎn)生一第二計數(shù)值；以及一比較器，用來接收該第一計數(shù)值以及該第二計數(shù)值，當該第一計數(shù)值與該第二計數(shù)值符合一預設條件時，該比較器控制該通過/保留裝置，依據(jù)該輸出周期訊號，更新該數(shù)字回授訊號。
5. 如權利要求4所述的周期訊號產(chǎn)生電路，其中該震蕩器為一環(huán)震蕩器。
6. 如權利要求4所述的周期訊號產(chǎn)生電路，其中該通過/保留裝置可為一D型觸發(fā)器。
7. 如權利要求1所述的周期訊號產(chǎn)生電路，其中該可變延遲電路，包含一主計數(shù)器，用來計算該輸出周期訊號產(chǎn)生的次數(shù)，據(jù)以產(chǎn)生一計數(shù)值；一次可變延遲電路，包含一數(shù)字/模擬轉換器，將該計數(shù)值轉化為一模擬信號；以及一訊號延遲電路，接收該輸出周期訊號與該模擬信號，以根據(jù)該模擬訊號決定該第二延遲時間，來更新該回授周期訊號。
8. 如權利要求1所述的周期訊號產(chǎn)生電路，其中該主延遲電路具有一輸出端，可輸出一鋸齒波訊號。
9. 一種具有展頻以降低電磁干擾的周期訊號產(chǎn)生電路，包含一主延遲電路；以及一可變延遲電路；其中該主延遲電路的輸出連接至該可變延遲電路的輸入，該可變延遲電路的輸出連接該主延遲電路的輸出，構成一訊號回路，以產(chǎn)生一輸出周期訊號；其中該主延遲電路的輸入到輸出的訊號傳遞需要一第一延遲時間，該可變延遲電路的輸入到輸出的訊號傳遞需要一第二延遲時間；其中該第二延遲時間是周期性地變化，且該第二延遲時間小于該第一延遲時間。
10. 如權利要求9所述的周期訊號產(chǎn)生電路，其中該可變延遲電路包含有一計數(shù)器，用以計算該輸出周期訊號產(chǎn)生的次數(shù)，并產(chǎn)生一計數(shù)值，且該第二延遲時間大約正比于該計數(shù)值。
11. 如權利要求9所述的周期訊號產(chǎn)生電路，其中該主延遲電路具有一輸出端，可輸出一鋸齒波訊號。
12. —種具有展頻以降低電磁干擾的電源轉換系統(tǒng)，包含一功率開關，電性連接至一電源；一工作周期調(diào)整器，用來產(chǎn)生一具有可調(diào)整工作周期責任比的開關控制訊號，以控制該功率開關，該工作周期調(diào)整器包含如權利要求11所述的周期訊號產(chǎn)生電路；以及一比較器，用來比較一責任電壓及該周期訊號產(chǎn)生電路產(chǎn)生的鋸齒波訊號，以產(chǎn)生該開關控制訊號。
13. —種具有展頻以降低電磁干擾來產(chǎn)生一輸出周期訊號的方法，該方法包含提供一訊號回路，以產(chǎn)生該輸出周期訊號；其中該訊號回路由一第一傳遞路徑以及一第二傳遞路徑所構成；該第一傳遞路徑的訊號傳遞需要一第一延遲時間；該第二傳遞路徑的訊號傳遞需要一第二延遲時間；該第一延遲時間大于該第二延遲時間；以及周期性地改變該第二延遲時間，以改變該輸出周期訊號的頻率。
14. 如權利要求13所述的方法，還包含計算該輸出周期訊號的產(chǎn)生次數(shù)，據(jù)以改變該第二延遲時間。
15. 如權利要求14所述的方法，還包含提供一參考周期訊號，該參考周期訊號的周期不大于該第二延遲時間；以及當接收該輸出周期訊號后，比較該參考周期訊號的產(chǎn)生次數(shù)與該輸出周期訊號的產(chǎn)生次數(shù)。
16. 如權利要求14所述的方法，還包含將該輸出周期訊號的產(chǎn)生次數(shù)，轉換為一模擬信號，以控制該第二延遲時間。
全文摘要
本發(fā)明提供一種周期訊號產(chǎn)生電路、電源轉換系統(tǒng)以及使用該電路的方法。該周期訊號產(chǎn)生電路包含一主延遲電路以及一可變延遲電路。該主延遲電路接收一回授周期訊號，經(jīng)歷一第一延遲時間后，以輸出一輸出周期訊號。該可變延遲電路接收該輸出周期訊號，根據(jù)一第二延遲時間以及該輸出周期訊號，更新該回授周期訊號。該第二延遲時間是周期性地變化，且該第二延遲時間小于該第一延遲時間。
文檔編號H02M3/155GK101728939SQ200810170320
公開日2010年6月9日 申請日期2008年10月16日 優(yōu)先權日2008年10月16日
發(fā)明者葉文中 申請人:通嘉科技股份有限公司