蔡建華

摘 要 一些滯環(huán)控制模式的開關(guān)電源中沒有振蕩器電路，因此無法使用的頻率抖動方式降低EMI，而且現(xiàn)有的頻率抖動電路的調(diào)制方式過于單一、抑制性能差，面對以上問題，本文講了一種新型的無需振蕩器的數(shù)字頻率調(diào)動電路，在實(shí)際運(yùn)行過程中，該電路具有可移植性好、調(diào)制方式多樣化、結(jié)構(gòu)簡單等諸多的優(yōu)點(diǎn)，本次研究中通過CMOS技術(shù)對該電路實(shí)施仿真分析，相關(guān)結(jié)果表明，振蕩器的數(shù)字頻率抖動電路對于系統(tǒng)EMI的降低具有積極的作用。

關(guān)鍵詞 數(shù)字頻率抖動;振蕩器;EMI

中圖分類號：TP202 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）22-0086-01

當(dāng)今社會能源日趨緊張，對于能源的合理利用越來越得到重視。開關(guān)電源在生活中得到了大范圍的推廣，以其效率高、耗熱量少而穩(wěn)居市場。為了促使開關(guān)外圍部件成本的降低，會不斷的升高開關(guān)電源，這會導(dǎo)致高頻開關(guān)波形中的諧波的增加，該諧波能夠通過空間電磁場及傳輸線向外傳播，從而就產(chǎn)生了大量傳導(dǎo)和輻射干擾問題。

1 傳統(tǒng)的頻率抖動電路的簡單介紹

在傳統(tǒng)的頻率抖動電路中，在晶體管MN1的柵極上加低頻振蕩器的輸出三角波電壓，這會促使MN1中的電流變化規(guī)律表現(xiàn)為：參照Ts的變化周期進(jìn)行線性變化，在對其實(shí)施鏡像處理之后，會使MP2中的電流表現(xiàn)出同樣的變化規(guī)律，而IREF是一股恒定的電流，應(yīng)用代數(shù)運(yùn)算的方式開展MN2中的電流計(jì)算時(shí)，發(fā)現(xiàn)其變化也表現(xiàn)出相同的周期變化規(guī)律，其變化規(guī)律最終會被鏡像到晶體管MN2與MN4中;開關(guān)S1與S2的控制是通過相反的信號來實(shí)現(xiàn)的，這會使得其充放電回路開展交替性的開啟與管壁，比較基準(zhǔn)電壓VREF與電容兩端電壓，其所輸出的一個(gè)方波信號Vo就是主振蕩器的輸出信號，對充放電的電流大小予以有效控制，就能夠?qū)崿F(xiàn)其頻率大小的控制。

2 數(shù)字頻率抖動電路

本次研究中的數(shù)字抖動電路其比較器PWM所輸出的信號是方波信號IN，其固定的基準(zhǔn)電壓值為V1-V2K，通過選擇之后所輸出的電壓信號是OUT，其中的Counter是一個(gè)N位的分頻器模塊，并且還包含有一個(gè)2k選1的數(shù)據(jù)選擇器模塊MUK，其結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 數(shù)字頻率抖動電路

在本次選擇中N取值為11，K取值為3，因此Counter為11位的分頻器，MUK是8選1的數(shù)據(jù)選擇器，這樣規(guī)定的話，數(shù)據(jù)選擇器輸出的基準(zhǔn)電壓就為V1、V2、V3、V4、V5、V6、V7、V8，依據(jù)不同的電壓調(diào)制方式，對其實(shí)施三角波的方式進(jìn)行調(diào)制，V1、V2、V3、V4的電壓值依次降低20mV，V5、V6、V7、V8的電壓值以此增加20mV，其中保持V4與V5的電壓值相同。

對上圖的電路圖的工作原理予以綜合性的分析，在整個(gè)電力系統(tǒng)開展正常工作的過程中，其電感上的電流值不會出現(xiàn)突變，L1上的電流會表現(xiàn)出緩慢增加的特點(diǎn)，然后，RS采樣電阻上的電流值也會緩慢增加，如果經(jīng)過采樣電阻上的電壓超過一定值時(shí)，Current Sense電路的輸出端的電壓值會比數(shù)字頻率輸出抖動電路的電壓值高，會引發(fā)比較器PWM出現(xiàn)翻轉(zhuǎn)輸出，輸出電壓值會表現(xiàn)出一個(gè)從低電平轉(zhuǎn)化為高電平的過程，然后再通過驅(qū)動電路轉(zhuǎn)化為低電平，功率管MO關(guān)斷之后，隨著RS上電流值的降低，其值下降至一定程度之后，會使得Current Sense模塊所輸出的電壓值小于比較器，這種情況下，比較器的輸出電壓又會出現(xiàn)翻轉(zhuǎn)，從高電平轉(zhuǎn)化為低電平，然后再通過驅(qū)動電路轉(zhuǎn)化為高電平，功率管開啟之后，會促進(jìn)電感上的電流值的增大，在該電路的整個(gè)工作過程中，起初D1、D2、D3端口的輸出信號都是低電平，計(jì)數(shù)512次之后，D1端口的信號會轉(zhuǎn)變?yōu)楦唠娖?，從而選擇V2電壓的輸出，再開展一次循環(huán)之后，D2端口的信號轉(zhuǎn)化為高電壓，V3端口的電壓信號通過八選一數(shù)據(jù)選擇器輸出，然后開展相應(yīng)的推理工作，所以說數(shù)字頻率抖動電路的輸出端V0的輸出電壓狀態(tài)是一個(gè)從降低到上升再到降低的不斷循環(huán)的過程，在比較器實(shí)施高電壓比較的過程中，將以512為一個(gè)系統(tǒng)周期，之后每隔一個(gè)周期出現(xiàn)一次變化，由于

其中，IL為電感電流，A為常系數(shù)。PWM比較器發(fā)生翻轉(zhuǎn)時(shí)：

此時(shí)，因此系統(tǒng)電感電流最大值為：

由電感性質(zhì)得開啟時(shí)間，

所以系統(tǒng)頻率，即電感電流IL的頻率為：

這樣系統(tǒng)的也以512為一周期也會發(fā)生一次變化，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)頻率的抖動，使諧波干擾能力分散，那么系統(tǒng)的EMI也得以降低。

3 電路仿真與驗(yàn)證

在此次電路設(shè)計(jì)中是采用CMOS工藝為背景，應(yīng)用H spice 電路仿真軟件來對數(shù)字頻率抖動電路的電流滯環(huán)控制模式實(shí)施仿真驗(yàn)證，當(dāng)其處于25攝氏度條件下時(shí)，其電感電流的主諧波會降低到6db左右，然后再從原有的一個(gè)尖峰擴(kuò)頻至兩個(gè)尖峰，能夠?qū)χC波的干擾能量予以充分的分散。

4 結(jié)束語

無需振蕩器的數(shù)字頻率抖動電路具有可移植性好、結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)制方式多樣化等諸多的優(yōu)點(diǎn)，這使得其在實(shí)際應(yīng)用中具有廣泛的應(yīng)用，本文就主要對其結(jié)構(gòu)及工作原理進(jìn)行了簡要分析，并對其進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。

參考文獻(xiàn)

[1]茍超，劉德尚，周澤坤，等.一種無需振蕩器的數(shù)字頻率抖動電路及其應(yīng)用[J].中國集成電路，2014（6）.

[2]李芊.采用頻率抖動技術(shù)減小EMI[J].國外電子元器件，2010（12）.endprint

摘 要 一些滯環(huán)控制模式的開關(guān)電源中沒有振蕩器電路，因此無法使用的頻率抖動方式降低EMI，而且現(xiàn)有的頻率抖動電路的調(diào)制方式過于單一、抑制性能差，面對以上問題，本文講了一種新型的無需振蕩器的數(shù)字頻率調(diào)動電路，在實(shí)際運(yùn)行過程中，該電路具有可移植性好、調(diào)制方式多樣化、結(jié)構(gòu)簡單等諸多的優(yōu)點(diǎn)，本次研究中通過CMOS技術(shù)對該電路實(shí)施仿真分析，相關(guān)結(jié)果表明，振蕩器的數(shù)字頻率抖動電路對于系統(tǒng)EMI的降低具有積極的作用。

關(guān)鍵詞 數(shù)字頻率抖動;振蕩器;EMI

中圖分類號：TP202 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）22-0086-01

當(dāng)今社會能源日趨緊張，對于能源的合理利用越來越得到重視。開關(guān)電源在生活中得到了大范圍的推廣，以其效率高、耗熱量少而穩(wěn)居市場。為了促使開關(guān)外圍部件成本的降低，會不斷的升高開關(guān)電源，這會導(dǎo)致高頻開關(guān)波形中的諧波的增加，該諧波能夠通過空間電磁場及傳輸線向外傳播，從而就產(chǎn)生了大量傳導(dǎo)和輻射干擾問題。

1 傳統(tǒng)的頻率抖動電路的簡單介紹

在傳統(tǒng)的頻率抖動電路中，在晶體管MN1的柵極上加低頻振蕩器的輸出三角波電壓，這會促使MN1中的電流變化規(guī)律表現(xiàn)為：參照Ts的變化周期進(jìn)行線性變化，在對其實(shí)施鏡像處理之后，會使MP2中的電流表現(xiàn)出同樣的變化規(guī)律，而IREF是一股恒定的電流，應(yīng)用代數(shù)運(yùn)算的方式開展MN2中的電流計(jì)算時(shí)，發(fā)現(xiàn)其變化也表現(xiàn)出相同的周期變化規(guī)律，其變化規(guī)律最終會被鏡像到晶體管MN2與MN4中;開關(guān)S1與S2的控制是通過相反的信號來實(shí)現(xiàn)的，這會使得其充放電回路開展交替性的開啟與管壁，比較基準(zhǔn)電壓VREF與電容兩端電壓，其所輸出的一個(gè)方波信號Vo就是主振蕩器的輸出信號，對充放電的電流大小予以有效控制，就能夠?qū)崿F(xiàn)其頻率大小的控制。

2 數(shù)字頻率抖動電路

本次研究中的數(shù)字抖動電路其比較器PWM所輸出的信號是方波信號IN，其固定的基準(zhǔn)電壓值為V1-V2K，通過選擇之后所輸出的電壓信號是OUT，其中的Counter是一個(gè)N位的分頻器模塊，并且還包含有一個(gè)2k選1的數(shù)據(jù)選擇器模塊MUK，其結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 數(shù)字頻率抖動電路

在本次選擇中N取值為11，K取值為3，因此Counter為11位的分頻器，MUK是8選1的數(shù)據(jù)選擇器，這樣規(guī)定的話，數(shù)據(jù)選擇器輸出的基準(zhǔn)電壓就為V1、V2、V3、V4、V5、V6、V7、V8，依據(jù)不同的電壓調(diào)制方式，對其實(shí)施三角波的方式進(jìn)行調(diào)制，V1、V2、V3、V4的電壓值依次降低20mV，V5、V6、V7、V8的電壓值以此增加20mV，其中保持V4與V5的電壓值相同。

對上圖的電路圖的工作原理予以綜合性的分析，在整個(gè)電力系統(tǒng)開展正常工作的過程中，其電感上的電流值不會出現(xiàn)突變，L1上的電流會表現(xiàn)出緩慢增加的特點(diǎn)，然后，RS采樣電阻上的電流值也會緩慢增加，如果經(jīng)過采樣電阻上的電壓超過一定值時(shí)，Current Sense電路的輸出端的電壓值會比數(shù)字頻率輸出抖動電路的電壓值高，會引發(fā)比較器PWM出現(xiàn)翻轉(zhuǎn)輸出，輸出電壓值會表現(xiàn)出一個(gè)從低電平轉(zhuǎn)化為高電平的過程，然后再通過驅(qū)動電路轉(zhuǎn)化為低電平，功率管MO關(guān)斷之后，隨著RS上電流值的降低，其值下降至一定程度之后，會使得Current Sense模塊所輸出的電壓值小于比較器，這種情況下，比較器的輸出電壓又會出現(xiàn)翻轉(zhuǎn)，從高電平轉(zhuǎn)化為低電平，然后再通過驅(qū)動電路轉(zhuǎn)化為高電平，功率管開啟之后，會促進(jìn)電感上的電流值的增大，在該電路的整個(gè)工作過程中，起初D1、D2、D3端口的輸出信號都是低電平，計(jì)數(shù)512次之后，D1端口的信號會轉(zhuǎn)變?yōu)楦唠娖?，從而選擇V2電壓的輸出，再開展一次循環(huán)之后，D2端口的信號轉(zhuǎn)化為高電壓，V3端口的電壓信號通過八選一數(shù)據(jù)選擇器輸出，然后開展相應(yīng)的推理工作，所以說數(shù)字頻率抖動電路的輸出端V0的輸出電壓狀態(tài)是一個(gè)從降低到上升再到降低的不斷循環(huán)的過程，在比較器實(shí)施高電壓比較的過程中，將以512為一個(gè)系統(tǒng)周期，之后每隔一個(gè)周期出現(xiàn)一次變化，由于

其中，IL為電感電流，A為常系數(shù)。PWM比較器發(fā)生翻轉(zhuǎn)時(shí)：

此時(shí)，因此系統(tǒng)電感電流最大值為：

由電感性質(zhì)得開啟時(shí)間，

所以系統(tǒng)頻率，即電感電流IL的頻率為：

這樣系統(tǒng)的也以512為一周期也會發(fā)生一次變化，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)頻率的抖動，使諧波干擾能力分散，那么系統(tǒng)的EMI也得以降低。

3 電路仿真與驗(yàn)證

在此次電路設(shè)計(jì)中是采用CMOS工藝為背景，應(yīng)用H spice 電路仿真軟件來對數(shù)字頻率抖動電路的電流滯環(huán)控制模式實(shí)施仿真驗(yàn)證，當(dāng)其處于25攝氏度條件下時(shí)，其電感電流的主諧波會降低到6db左右，然后再從原有的一個(gè)尖峰擴(kuò)頻至兩個(gè)尖峰，能夠?qū)χC波的干擾能量予以充分的分散。

4 結(jié)束語

無需振蕩器的數(shù)字頻率抖動電路具有可移植性好、結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)制方式多樣化等諸多的優(yōu)點(diǎn)，這使得其在實(shí)際應(yīng)用中具有廣泛的應(yīng)用，本文就主要對其結(jié)構(gòu)及工作原理進(jìn)行了簡要分析，并對其進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。

參考文獻(xiàn)

[1]茍超，劉德尚，周澤坤，等.一種無需振蕩器的數(shù)字頻率抖動電路及其應(yīng)用[J].中國集成電路，2014（6）.

[2]李芊.采用頻率抖動技術(shù)減小EMI[J].國外電子元器件，2010（12）.endprint

摘 要 一些滯環(huán)控制模式的開關(guān)電源中沒有振蕩器電路，因此無法使用的頻率抖動方式降低EMI，而且現(xiàn)有的頻率抖動電路的調(diào)制方式過于單一、抑制性能差，面對以上問題，本文講了一種新型的無需振蕩器的數(shù)字頻率調(diào)動電路，在實(shí)際運(yùn)行過程中，該電路具有可移植性好、調(diào)制方式多樣化、結(jié)構(gòu)簡單等諸多的優(yōu)點(diǎn)，本次研究中通過CMOS技術(shù)對該電路實(shí)施仿真分析，相關(guān)結(jié)果表明，振蕩器的數(shù)字頻率抖動電路對于系統(tǒng)EMI的降低具有積極的作用。

關(guān)鍵詞 數(shù)字頻率抖動;振蕩器;EMI

中圖分類號：TP202 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）22-0086-01

當(dāng)今社會能源日趨緊張，對于能源的合理利用越來越得到重視。開關(guān)電源在生活中得到了大范圍的推廣，以其效率高、耗熱量少而穩(wěn)居市場。為了促使開關(guān)外圍部件成本的降低，會不斷的升高開關(guān)電源，這會導(dǎo)致高頻開關(guān)波形中的諧波的增加，該諧波能夠通過空間電磁場及傳輸線向外傳播，從而就產(chǎn)生了大量傳導(dǎo)和輻射干擾問題。

1 傳統(tǒng)的頻率抖動電路的簡單介紹

在傳統(tǒng)的頻率抖動電路中，在晶體管MN1的柵極上加低頻振蕩器的輸出三角波電壓，這會促使MN1中的電流變化規(guī)律表現(xiàn)為：參照Ts的變化周期進(jìn)行線性變化，在對其實(shí)施鏡像處理之后，會使MP2中的電流表現(xiàn)出同樣的變化規(guī)律，而IREF是一股恒定的電流，應(yīng)用代數(shù)運(yùn)算的方式開展MN2中的電流計(jì)算時(shí)，發(fā)現(xiàn)其變化也表現(xiàn)出相同的周期變化規(guī)律，其變化規(guī)律最終會被鏡像到晶體管MN2與MN4中;開關(guān)S1與S2的控制是通過相反的信號來實(shí)現(xiàn)的，這會使得其充放電回路開展交替性的開啟與管壁，比較基準(zhǔn)電壓VREF與電容兩端電壓，其所輸出的一個(gè)方波信號Vo就是主振蕩器的輸出信號，對充放電的電流大小予以有效控制，就能夠?qū)崿F(xiàn)其頻率大小的控制。

2 數(shù)字頻率抖動電路

本次研究中的數(shù)字抖動電路其比較器PWM所輸出的信號是方波信號IN，其固定的基準(zhǔn)電壓值為V1-V2K，通過選擇之后所輸出的電壓信號是OUT，其中的Counter是一個(gè)N位的分頻器模塊，并且還包含有一個(gè)2k選1的數(shù)據(jù)選擇器模塊MUK，其結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 數(shù)字頻率抖動電路

在本次選擇中N取值為11，K取值為3，因此Counter為11位的分頻器，MUK是8選1的數(shù)據(jù)選擇器，這樣規(guī)定的話，數(shù)據(jù)選擇器輸出的基準(zhǔn)電壓就為V1、V2、V3、V4、V5、V6、V7、V8，依據(jù)不同的電壓調(diào)制方式，對其實(shí)施三角波的方式進(jìn)行調(diào)制，V1、V2、V3、V4的電壓值依次降低20mV，V5、V6、V7、V8的電壓值以此增加20mV，其中保持V4與V5的電壓值相同。

對上圖的電路圖的工作原理予以綜合性的分析，在整個(gè)電力系統(tǒng)開展正常工作的過程中，其電感上的電流值不會出現(xiàn)突變，L1上的電流會表現(xiàn)出緩慢增加的特點(diǎn)，然后，RS采樣電阻上的電流值也會緩慢增加，如果經(jīng)過采樣電阻上的電壓超過一定值時(shí)，Current Sense電路的輸出端的電壓值會比數(shù)字頻率輸出抖動電路的電壓值高，會引發(fā)比較器PWM出現(xiàn)翻轉(zhuǎn)輸出，輸出電壓值會表現(xiàn)出一個(gè)從低電平轉(zhuǎn)化為高電平的過程，然后再通過驅(qū)動電路轉(zhuǎn)化為低電平，功率管MO關(guān)斷之后，隨著RS上電流值的降低，其值下降至一定程度之后，會使得Current Sense模塊所輸出的電壓值小于比較器，這種情況下，比較器的輸出電壓又會出現(xiàn)翻轉(zhuǎn)，從高電平轉(zhuǎn)化為低電平，然后再通過驅(qū)動電路轉(zhuǎn)化為高電平，功率管開啟之后，會促進(jìn)電感上的電流值的增大，在該電路的整個(gè)工作過程中，起初D1、D2、D3端口的輸出信號都是低電平，計(jì)數(shù)512次之后，D1端口的信號會轉(zhuǎn)變?yōu)楦唠娖?，從而選擇V2電壓的輸出，再開展一次循環(huán)之后，D2端口的信號轉(zhuǎn)化為高電壓，V3端口的電壓信號通過八選一數(shù)據(jù)選擇器輸出，然后開展相應(yīng)的推理工作，所以說數(shù)字頻率抖動電路的輸出端V0的輸出電壓狀態(tài)是一個(gè)從降低到上升再到降低的不斷循環(huán)的過程，在比較器實(shí)施高電壓比較的過程中，將以512為一個(gè)系統(tǒng)周期，之后每隔一個(gè)周期出現(xiàn)一次變化，由于

其中，IL為電感電流，A為常系數(shù)。PWM比較器發(fā)生翻轉(zhuǎn)時(shí)：

此時(shí)，因此系統(tǒng)電感電流最大值為：

由電感性質(zhì)得開啟時(shí)間，

所以系統(tǒng)頻率，即電感電流IL的頻率為：

這樣系統(tǒng)的也以512為一周期也會發(fā)生一次變化，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)頻率的抖動，使諧波干擾能力分散，那么系統(tǒng)的EMI也得以降低。

3 電路仿真與驗(yàn)證

在此次電路設(shè)計(jì)中是采用CMOS工藝為背景，應(yīng)用H spice 電路仿真軟件來對數(shù)字頻率抖動電路的電流滯環(huán)控制模式實(shí)施仿真驗(yàn)證，當(dāng)其處于25攝氏度條件下時(shí)，其電感電流的主諧波會降低到6db左右，然后再從原有的一個(gè)尖峰擴(kuò)頻至兩個(gè)尖峰，能夠?qū)χC波的干擾能量予以充分的分散。

4 結(jié)束語

無需振蕩器的數(shù)字頻率抖動電路具有可移植性好、結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)制方式多樣化等諸多的優(yōu)點(diǎn)，這使得其在實(shí)際應(yīng)用中具有廣泛的應(yīng)用，本文就主要對其結(jié)構(gòu)及工作原理進(jìn)行了簡要分析，并對其進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。

參考文獻(xiàn)

[1]茍超，劉德尚，周澤坤，等.一種無需振蕩器的數(shù)字頻率抖動電路及其應(yīng)用[J].中國集成電路，2014（6）.

[2]李芊.采用頻率抖動技術(shù)減小EMI[J].國外電子元器件，2010（12）.endprint