專利名稱：用于開關(guān)電源中的頻率抖動(dòng)方法及電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于集成電路設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，涉及開關(guān)電源領(lǐng)域，尤其涉及開關(guān)電源中的頻率抖動(dòng)方法；此外，本發(fā)明還涉及上述頻率抖動(dòng)方法的具體實(shí)施例。
背景技術(shù)：
目前，電源變換器被廣泛應(yīng)用于各種電子系統(tǒng)中。電源變換器的主要作用是將電源從一種形式轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N形式，例如常見的交流直流(AC-DC)轉(zhuǎn)換器、直流交流(DC-AC) 轉(zhuǎn)換器、直流直流(DC-DC)轉(zhuǎn)換器、交流交流(AC-AC)轉(zhuǎn)換器。電源變換器主要分為線性變換器和開關(guān)電源變換器兩種類型。開關(guān)電源變換器由于其體積小、重量輕、功耗小、效率高等特點(diǎn)得到了廣泛的應(yīng)用。但由于開關(guān)電源變換器的大部分能量通常都集中在開關(guān)頻率的基波頻率和低次諧波頻率處，并在這些頻率處形成輻射峰，而這一高頻信號會(huì)耦合到電網(wǎng)電壓并成為其組成部分， 導(dǎo)致電路產(chǎn)生電磁干擾(Electro Magnetic hterferenc ;EMI)，EMI信號可以通過AC電源線傳導(dǎo)傳播，也可通過輻射傳播，占據(jù)了很寬的頻帶和較強(qiáng)的幅度，會(huì)對周圍設(shè)備(如通訊工具、家用電器、自動(dòng)控制設(shè)備等)產(chǎn)生電磁干擾，污染電磁環(huán)境。常用的抑制電磁干擾(EMI)的方法是頻率抖動(dòng)。頻率抖動(dòng)的核心思想是將開關(guān)頻率從分立狀態(tài)擴(kuò)展到分散狀態(tài)，即系統(tǒng)工作頻率并非固定不變，而是周期或者非周期地進(jìn)行改變，從而降低電源在某個(gè)頻率點(diǎn)產(chǎn)生的EMI峰值，滿足降低頻率干擾的需求。但這類頻率抖動(dòng)電路的頻率抖動(dòng)范圍是一個(gè)固定值，產(chǎn)生的頻譜擴(kuò)張效果也是固定的。在負(fù)載較重的情況下，開關(guān)電源的頻率較高，頻率抖動(dòng)范圍與開關(guān)電源的頻率比值較小，頻譜擴(kuò)展的效果不是非常優(yōu)秀。因此，為了改進(jìn)傳統(tǒng)頻率抖動(dòng)電路的不足，有必要設(shè)計(jì)一種更優(yōu)化的頻率抖動(dòng)電路以解決上述問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種頻率抖動(dòng)方法，該頻率抖動(dòng)方法對振蕩電路周期內(nèi)的振蕩頻率進(jìn)行了不定時(shí)的暫停。本發(fā)明還提供了一種產(chǎn)生頻率抖動(dòng)的電路。本發(fā)明還提供了一種振蕩器頻率暫停電路。產(chǎn)生頻率抖動(dòng)的電路包括第一振蕩電路，通過對第一振蕩器內(nèi)部電容充放電產(chǎn)生振蕩頻率輸出信號；雙邊沿觸發(fā)電路，對所述振蕩頻率輸出信號進(jìn)行提取，當(dāng)其處于上升沿或下降沿時(shí)，輸出脈沖信號S;振蕩暫停電路，將第一振蕩電路中振蕩頻率輸出信號與振蕩暫停電路中的第二振蕩頻率輸出信號耦合，通過RS觸發(fā)器產(chǎn)生暫停信號EN = 0，暫停第一振蕩電路。其中，所述第一振蕩電路包括第一電流源Vddl，第一開關(guān)Sl、第二開關(guān)S2，第一電容Cl，第一電流11，第二電流12，第一遲滯比較器209。第一電流源Vddl連接第一電流11 ； 第一電流Il 一端連接第一電流源Vddl，一端連接第一開關(guān)Sl ；第一開關(guān)Sl 一端連接第一電流II，一端連接第二電流12，其開閉由與門201信號控制；第二電流12 —端連接第一開關(guān)Sl和第一遲滯比較器209負(fù)端接口，一端連接第二開關(guān)S2 ；第二開關(guān)S2 —端連接第二電流12，一端接地，其開閉由與門202信號控制；第一電容Cl 一端連接第一遲滯比較器209 負(fù)端接口，一端接地；第一遲滯比較器209正端連接參考電壓Vrefl，負(fù)端連接第一開關(guān)Si, 第二電流12和第一電容Cl。由第一遲滯比較器209比較第一電容Cl的電壓是否達(dá)到充電參考電壓Vrefll或放電參考電壓Vrefhl，并根據(jù)比較結(jié)果輸出振蕩頻率輸出信號；該振蕩頻率輸出信號經(jīng)過反饋后控制開關(guān)Si、S2的開閉，控制第一電容Cl的充電和放電。上述雙邊沿觸發(fā)電路，當(dāng)?shù)谝贿t滯比較器209輸出的振蕩信號處于上升沿或下降沿時(shí)，雙邊沿觸發(fā)電路產(chǎn)生一個(gè)脈沖信號S，并將其傳輸至RS觸發(fā)器的S端口，觸發(fā)振蕩暫停電路。雙邊沿觸發(fā)電路目前已經(jīng)是一個(gè)較為成熟和完善的技術(shù)，為了不模糊本發(fā)明的概念，在此不詳細(xì)敘述。上述振蕩暫停電路包括圖3中的電壓源Vdd，第三、第四、第五電流13、14、15，第三、第四、第五、第六開關(guān)S3、S4、S5、S6，第二電容C2，第二遲滯比較器305，RS觸發(fā)器306， 數(shù)模轉(zhuǎn)換器307以及圖2中的與門201、202。其中，本優(yōu)選實(shí)施例中數(shù)模轉(zhuǎn)換器307采用三比特?cái)?shù)模轉(zhuǎn)換器，輸入數(shù)字信號為三角波，在實(shí)際應(yīng)用中，本領(lǐng)域技術(shù)人員可依照本發(fā)明的構(gòu)思選用η比特?cái)?shù)模轉(zhuǎn)換器(η > 2)，輸入數(shù)字信號可以是三角波、鋸齒波、正弦波或其他波形。三比特?cái)?shù)模轉(zhuǎn)換器307的b0，bl，l32端口分別連接第五開關(guān)S5、第四開關(guān)S4，和第三開關(guān)S3，控制其開閉。電壓源Vdd連接第三電流13、第四電流14和第五電流15 ；第三電流13 —端連接電壓源Vdd，一端連接第三開關(guān)S3 ；第四電流14 一端連接電壓源Vdd，一端連接第四開關(guān)S4 ；第五電流15 —端連接電壓源Vdd，一端連接第五開關(guān)S5 ；第三開關(guān)S3 — 端連接第三電流13，一端連接第二遲滯比較器305正端接口 ；第四開關(guān)S4 —端連接第四電流14，一端連接第二遲滯比較器305正端接口 ；第五開關(guān)S5 —端連接第五電流15，一端連接第二遲滯比較器305正端接口 ；第六開關(guān)S6 —端連接第二遲滯比較器305正端接口，一端接地，其開閉由RS觸發(fā)器巧端口信號控制；第二電容C2 —端連接第二遲滯比較器305正端接口，一端接地；第二遲滯比較器305正端連接第三開關(guān)S3、第四開關(guān)S4、第五開關(guān)S5、 第六開關(guān)S6和第二電容C2，負(fù)端連接參考電壓Vref2，輸出端連接RS觸發(fā)器R端口 ；RS觸發(fā)器S端口連接雙邊沿觸發(fā)電路輸出信號S，R端口連接第二遲滯比較器305輸出端，巧端口輸出EN信號反饋?zhàn)饔糜诘诹_關(guān)S6，并傳輸至圖2中的與門201、202。第三電流13、第四電流14、第五電流15的大小比例為4 2 1，其絕對大小可以根據(jù)系統(tǒng)的工作狀態(tài)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)對最大頻率抖動(dòng)的實(shí)時(shí)控制，使頻譜擴(kuò)展達(dá)到最優(yōu)。系統(tǒng)通過調(diào)節(jié)三比特?cái)?shù)模轉(zhuǎn)換器307的輸出，控制第三開關(guān)S3、第四開關(guān)S4、第五開關(guān)S5的開閉，調(diào)節(jié)充電電流的大小，控制第二電容C2的充電時(shí)間。當(dāng)C2輸出的電壓小于參考電壓Vref2時(shí)，第二遲滯比較器305輸出振蕩頻率輸出信號為0，使巧端口輸出信號 EN為0，達(dá)到暫停圖2中第一振蕩電路的目的。本發(fā)明產(chǎn)生頻率抖動(dòng)的方法包括(1)第一振蕩電路產(chǎn)生振蕩頻率輸出信號；
(2)雙邊沿觸發(fā)器對第一振蕩頻率輸出信號進(jìn)行譯碼，產(chǎn)生脈沖信號。(3)第二振蕩電路產(chǎn)生頻率抖動(dòng)控制信號，當(dāng)該控制信號為0，S端口脈沖信號為1 時(shí)，互端口輸出EN信號為0，通過圖1中的與門暫停第一振蕩電路，通過調(diào)整暫停時(shí)間，實(shí)現(xiàn)頻率抖動(dòng)。


圖1是本發(fā)明的頻率抖動(dòng)電路的結(jié)構(gòu)框2是本發(fā)明的頻率抖動(dòng)電路的第一振蕩電路21及振蕩暫停電路反饋電路22和雙邊沿觸發(fā)器23圖3是本發(fā)明的頻率抖動(dòng)電路的振蕩暫停電路圖4是本發(fā)明中三比特?cái)?shù)模轉(zhuǎn)換器307輸入數(shù)字信號的波形5是本發(fā)明的頻率抖動(dòng)電路波形圖
具體實(shí)施例方式下面，結(jié)合附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。由于頻率抖動(dòng)技術(shù)在開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器中的應(yīng)用是公開的，所以在接下來的描述中，為了使閱讀者對本發(fā)明有更加透徹的了解，在本實(shí)例中，我們只會(huì)對與本發(fā)明有密切聯(lián)系的部件、功能或步驟進(jìn)行具體描述。在其他情況下，我們將不會(huì)對某些著名的方法進(jìn)行詳細(xì)描述，以免模糊本發(fā)明。圖2所示為本發(fā)明的頻率抖動(dòng)電路的第一振蕩電路21及振蕩暫停電路反饋電路 22和雙邊沿觸發(fā)器23。圖3所示為本發(fā)明的頻率抖動(dòng)電路的振蕩暫停電路。圖5所示為本是實(shí)例中的一種頻率抖動(dòng)輸出信號的頻率變化示意圖。本發(fā)明的主要工作原理如下圖2部分以第一電容Cl處于充電狀態(tài)為例。第一開關(guān)Sl閉合，第二開關(guān)S2打開，第一電流Il對電容Cl充電，由第一遲滯比較器209比較第一電容Cl輸出的斜波電壓是否達(dá)到放電參考電壓Vrefhl，當(dāng)Vcl > Vrefhl時(shí)，第一遲滯比較器209輸出的振蕩頻率輸出信號為0并處于下降沿，觸發(fā)雙邊沿觸發(fā)器，使其輸出信號S為1，并將S信號傳輸至圖 3中RS觸發(fā)器S端口。圖3部分第二電容C2初始狀態(tài)電壓為0，第六開關(guān)S6閉合，由第二遲滯比較器 305比較第二電容的電壓，此時(shí)Vc2 < Vref2，第二遲滯比較器305輸出的頻率抖動(dòng)控制信號為0，即RS觸發(fā)器R端口輸入信號為0。當(dāng)RS觸發(fā)器S端口輸入信號為1，R端口輸入信號為0時(shí)，輸出Q為1，互為0，EN = O0 EN信號通過圖2中的與門201和202，暫停第一振蕩電路21，并反饋控制第三開關(guān)S3打開，第二電容C2開始充電。三比特?cái)?shù)模轉(zhuǎn)換器307中 b0、bl、b2端口輸入的信號是一個(gè)2η的等比數(shù)列，通過控制這個(gè)數(shù)字信號的大小來控制充電電流的大小，從而控制第二電容C2的充電時(shí)間。當(dāng)?shù)诙娙軨2的電壓上升至放電參考電壓Vref2時(shí)，Vc2 > Vref2，第二遲滯比較器305輸出的頻率抖動(dòng)控制信號為1，輸出Q為 0，巧為1，EN= 1，重新開始第一振蕩電路21，同時(shí)反饋控制第六開關(guān)S6閉合，第二電容C2 迅速放電。第一振蕩電路重新開始后，EN信號1與第一遲滯比較器209輸出的振蕩頻率輸出信號0經(jīng)過與門201作用，輸出信號為0，控制第一開關(guān)Sl開啟。EN信號1與第一遲滯比較器209輸出的振蕩頻率輸出反相信號1經(jīng)過與門202作用，輸出信號為1，控制第二開關(guān) S2關(guān)閉，第一電容Cl開始放電，當(dāng)Vcl < Vrefll時(shí)，第一遲滯比較器209輸出的振蕩頻率輸出信號由0變?yōu)?，這是一個(gè)上升沿信號，觸發(fā)雙邊沿觸發(fā)器，使其輸出信號S為1，并將S 信號傳輸至圖3中RS觸發(fā)器S端口，繼續(xù)下一輪頻率抖動(dòng)電路的振蕩暫停電路，如此往復(fù)。通過調(diào)整三比特?cái)?shù)模轉(zhuǎn)換器307數(shù)字輸入信號的大小，實(shí)現(xiàn)對第二電容C2充電時(shí)間的調(diào)整，使第一振蕩電路21的暫停時(shí)間不斷改變，第一振蕩器輸出信號的頻率發(fā)生抖動(dòng)并分布于一較大的頻寬，有效降低電磁干擾的影響。以上內(nèi)容描述了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的裝置和方法。在以上的描述中，僅以實(shí)例的方式，示出了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并不意味著本發(fā)明局限于上述步驟和單元結(jié)構(gòu)。 在可能的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可依照本發(fā)明的構(gòu)思通過邏輯分析、推理對步驟和單元進(jìn)行調(diào)整、取舍和組合。此外，某些步驟和單元并非實(shí)施本發(fā)明的總體設(shè)計(jì)思想所必須的元素。因此，本發(fā)明所必需的技術(shù)特征僅受限于能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明的總體發(fā)明思想的最低要求， 而不受以上具體實(shí)例的限制。因此，本發(fā)明的范圍不局限于上述特定實(shí)施例，而應(yīng)由所附權(quán)利要求所限定。
權(quán)利要求
1.一種頻率抖動(dòng)電路，通過對一個(gè)振蕩周期內(nèi)加入不定時(shí)的暫停，實(shí)現(xiàn)頻率抖動(dòng)。其特征在于包括第一振蕩電路，通過對振蕩器內(nèi)部電容充放電產(chǎn)生振蕩頻率輸出信號；雙邊沿觸發(fā)電路，對所述第一振蕩電路振蕩頻率輸出信號進(jìn)行提取，在其處于上升沿或下降沿時(shí)，輸出脈沖信號S = I;振蕩暫停電路，將第一振蕩電路中振蕩頻率輸出信號與振蕩暫停電路中的第二振蕩頻率輸出信號耦合，通過RS觸發(fā)器產(chǎn)生暫停信號EN = 0，暫停第一振蕩電路，通過調(diào)整暫停時(shí)間，實(shí)現(xiàn)頻率抖動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的第一振蕩電路包括第一電流源，第一開關(guān)、第二開關(guān)，第一電容，第一電流，第二電流，第一遲滯比較器；振蕩暫停電路包括電流源，第三、第四、第五電流，第三、第四、第五、第六開關(guān)，第二電容，第二遲滯比較器，RS觸發(fā)器，數(shù)模轉(zhuǎn)換器以及與門；雙邊沿觸發(fā)電路，對所述第一振蕩電路振蕩頻率輸出信號進(jìn)行提取，在其處于上升沿或下降沿時(shí)，輸出脈沖信號S = 1。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的第一遲滯比較器，其特征在于正端連接參考電壓Vrefl，負(fù)端連接第一開關(guān)，第二電流和第一電容，用于比較第一電容輸出電壓和參考電壓Vrefl之間的大小，并根據(jù)比較結(jié)果輸出振蕩頻率輸出信號；該振蕩頻率輸出信號經(jīng)過反饋后控制第一、第二開關(guān)的開閉，控制第一電容的充放電。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的數(shù)模轉(zhuǎn)換器，在本優(yōu)選實(shí)施例中采用三比特?cái)?shù)模轉(zhuǎn)換器，輸入數(shù)字信號為三角波，在實(shí)際應(yīng)用中，本領(lǐng)域技術(shù)人員可依照本發(fā)明的構(gòu)思選用η比特?cái)?shù)模轉(zhuǎn)換器(η >幻，輸入數(shù)字信號可以是三角波、鋸齒波、正弦波或其他波形。其特征在于其輸出信號，是由輸入數(shù)字信號進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換而產(chǎn)生的，是一個(gè)相對于第一振蕩頻率緩慢變化的信號。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的三比特?cái)?shù)模轉(zhuǎn)換器，其特征在于其b0，bl，l32端口分別連接第五開關(guān)、第四開關(guān)，和第三開關(guān)。第三電流、第四電流、第五電流的大小比例為4 2 1，其絕對大小可以根據(jù)系統(tǒng)的工作狀態(tài)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)對最大頻率抖動(dòng)的實(shí)時(shí)控制， 使頻譜擴(kuò)展達(dá)到最優(yōu)。系統(tǒng)通過調(diào)節(jié)三比特?cái)?shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出，控制第三開關(guān)、第四開關(guān)、 第五開關(guān)的開閉，調(diào)節(jié)充電電流的大小，控制第二電容的充電時(shí)間，使第一振蕩電路的暫停時(shí)間不斷改變。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的第二遲滯比較器，其特征在于正端連接第三開關(guān)、第四開關(guān)、 第五開關(guān)、第六開關(guān)和第二電容，負(fù)端連接參考電壓Vref2，輸出端連接RS觸發(fā)器R端口； RS觸發(fā)器S端口連接雙邊沿觸發(fā)電路輸出信號S，R端口連接第二遲滯比較器輸出端，石端口輸出EN信號反饋?zhàn)饔糜诘谌_關(guān)，并傳輸至與門。
7.產(chǎn)生頻率抖動(dòng)的方法，包括(1)第一振蕩電路產(chǎn)生振蕩頻率輸出信號；(2)雙邊沿觸發(fā)器對第一振蕩頻率輸出信號進(jìn)行譯碼，產(chǎn)生脈沖信號；(3)第二振蕩電路產(chǎn)生頻率抖動(dòng)控制信號，當(dāng)該控制信號為0，S端口脈沖信號為1時(shí)， ^端口輸出EN信號為0，通過圖1中的與門暫停第一振蕩電路，通過調(diào)整暫停時(shí)間，實(shí)現(xiàn)頻率抖動(dòng)。
8.如權(quán)利要求7所述頻率抖動(dòng)的方法，其特征在于步驟(1)實(shí)現(xiàn)的方法為由振蕩頻率輸出信號和暫停信號控制開關(guān)的開閉，當(dāng)?shù)谝婚_關(guān)關(guān)閉，第二開關(guān)開啟時(shí)，第一電流對第一電容進(jìn)行充電，當(dāng)?shù)谝浑娙莸碾妷哼_(dá)到放電參考電壓時(shí)，第一振蕩電路輸出信號由1變?yōu)?，這是一個(gè)下降沿；當(dāng)?shù)谝婚_關(guān)開啟，第二開關(guān)關(guān)閉時(shí)，第一電容放電，當(dāng)?shù)谝浑娙莸碾妷哼_(dá)到充電參考電壓時(shí)，第一振蕩電路輸出信號為0變?yōu)?，這是一個(gè)上升沿。
9.如權(quán)利要求7所述頻率抖動(dòng)的方法，其特征在于步驟O)實(shí)現(xiàn)的辦法為所述雙邊沿觸發(fā)器檢測第一振蕩頻率輸出信號的上升沿和下降沿，并輸出脈沖信號。
10.如權(quán)利要求7所述頻率抖動(dòng)的方法，其特征在于步驟(3)實(shí)現(xiàn)的方法為第二電容初始狀態(tài)電壓為0，第六開關(guān)閉合，第二遲滯比較器輸出的頻率抖動(dòng)控制信號為0，RS觸發(fā)器R端口輸入信號為0，當(dāng)RS觸發(fā)器S端口輸入信號為1時(shí)，輸出EN信號為0，暫停第一振蕩電路，并反饋控制打開第三開關(guān)，第二電容開始充電。當(dāng)?shù)诙娙莸碾妷荷仙练烹妳⒖茧妷簳r(shí)，第二遲滯比較器輸出的頻率抖動(dòng)控制信號為1，輸出EN信號為1，重新開始第一振蕩電路同時(shí)反饋控制第六開關(guān)閉合，第二電容迅速放電。通過改變充電電流，調(diào)整暫停時(shí)間，實(shí)現(xiàn)頻率抖動(dòng)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種頻率抖動(dòng)方法，該頻率抖動(dòng)方法對振蕩電路周期內(nèi)的振蕩頻率進(jìn)行了不定時(shí)的暫停。本發(fā)明還提供了一種產(chǎn)生頻率抖動(dòng)的電路，所述頻率抖動(dòng)電路包括第一振蕩電路，雙邊沿觸發(fā)電路，振蕩暫停電路。第一振蕩電路通過對內(nèi)部電容充放電產(chǎn)生振蕩頻率輸出信號；雙邊沿觸發(fā)電路對所述振蕩頻率輸出信號進(jìn)行提取，輸出脈沖信號S；振蕩暫停電路通過RS觸發(fā)器產(chǎn)生暫停信號，暫停第一振蕩電路。本發(fā)明可以有效降低開關(guān)電源中的EMI信號，滿足降低頻率干擾的需求。
文檔編號H02M1/44GK102290976SQ20111024056
公開日2011年12月21日 申請日期2011年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月17日
發(fā)明者曾慶剛 申請人:無錫虹光半導(dǎo)體技術(shù)有限公司