專利名稱：頻率抖動電路及頻率抖動產(chǎn)生方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及開關(guān)電源領(lǐng)域，尤其涉及到集成電路中的頻率抖動電路及產(chǎn)生頻率抖 動的方法。
背景技術(shù)：
由于開關(guān)電源穩(wěn)壓電路有高頻開關(guān)，導(dǎo)致電路產(chǎn)生電磁干擾(EMI)，EMI噪聲可以 通過輸入AC電源線傳導(dǎo)傳播，也能通過輻射傳播，這樣就會影響其他一些電子儀器，如通 訊工具、家用電器、自動控制設(shè)備等的正常工作。為了控制電磁干擾(EMI)，產(chǎn)生了控制標(biāo)準(zhǔn)限定輻射的能量要求，以保證各種儀器 之間不會由于相互干擾而影響正常工作。實(shí)際中，經(jīng)常采用濾波方法降低電磁干擾，但是需 要芯片外置電容和電感，增加了 PCB板的體積和成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種能夠有效減低電磁干擾、成本較低 的頻率抖動電路，該電路是利用固定頻率的鋸齒波和可變的比較電平的比較得到脈沖寬度 調(diào)制信號，實(shí)現(xiàn)頻率抖動的電路。本發(fā)明提供的另外一種能夠有效減低電磁干擾、成本較低的頻率抖動電路，該電 路是利用可變的鋸齒波和基準(zhǔn)電流的比較得到脈沖寬度調(diào)制信號，實(shí)現(xiàn)頻率抖動的電路。本發(fā)明還分別提供了兩種產(chǎn)生頻率抖動的方法。頻率抖動電路，包括振蕩電路，所述振蕩電路產(chǎn)生鋸齒波信號；譯碼電路，所述振蕩頻率信號輸入譯碼電路，并控制所述譯碼電路產(chǎn)生若干脈沖
信號；電平選擇電路，所述脈沖信號控制電平選擇電路，產(chǎn)生隨脈沖輸出信號變動的輸 出電平信號；比較器電路，比較所述振蕩頻率鋸齒波信號和輸出電平信號，產(chǎn)生頻率抖動信號， 隨輸出電平信號的改變，頻率抖動信號的占空比和開通/關(guān)斷的邊緣發(fā)生變化。所述頻率抖動信號的頻率抖動范圍由振蕩頻率鋸齒波信號和輸出電平信號的高 低范圍決定。所述輸出電平信號和鋸齒波信號可以是電流信號或電壓信號，相應(yīng)的比較器電路 可以是電流比較器或電壓比較器。輸入到譯碼電路的振蕩頻率信號可以由振蕩電路產(chǎn)生，也可以是任意方波。另外一種頻率抖動電路，包括振蕩電路，所述振蕩電路產(chǎn)生振蕩頻率信號；譯碼電路，所述振蕩頻率信號控制所述譯碼電路產(chǎn)生若干脈沖信號；鋸齒波發(fā)生器，所述脈沖信號和振蕩頻率信號控制鋸齒波發(fā)生器，產(chǎn)生隨脈沖輸出信號變動而變動的鋸齒波信號。比較器電路，所述鋸齒波信號和基準(zhǔn)信號比較，產(chǎn)生頻率抖動信號，隨鋸齒波信號 的改變，頻率抖動信號的占空比和開通/關(guān)斷的邊緣發(fā)生變化。頻率抖動信號的頻率抖動 范圍由鋸齒波信號和基準(zhǔn)信號的高低范圍決定。其中，輸入到譯碼電路的振蕩頻率信號可以由振蕩電路產(chǎn)生，也可以是任意方波。其中，鋸齒波信號和基準(zhǔn)信號可以是電流信號或電壓信號，相應(yīng)的比較器電路可 以是電流比較器或電壓比較器。產(chǎn)生頻率抖動的方法，包括如下步驟(1)振蕩電路產(chǎn)生鋸齒波輸出信號；(2)譯碼電路對振蕩頻率信號進(jìn)行譯碼，產(chǎn)生若干脈沖信號；(3)脈沖信號控制電平選擇電路，產(chǎn)生隨脈沖信號變動的輸出電平信號。(4)鋸齒波信號和輸出電平信號比較，產(chǎn)生頻率抖動信號，所述頻率抖動信號的占 空比和開通/關(guān)斷的邊緣發(fā)生變化。所述脈沖信號在數(shù)個(gè)周期之后開始重復(fù)前述周期的脈沖信號。其中，輸入到譯碼電路的振蕩頻率方波輸出信號使用頻率抖動信號來代替，效果 相同。其中，輸出電平信號和鋸齒波信號可以是電流信號或電壓信號，相應(yīng)的比較器電 路可以是電流比較器或電壓比較器。頻率抖動電路產(chǎn)生頻率抖動的方法，包括如下步驟(1)振蕩電路產(chǎn)生振蕩頻率信號；(2)譯碼電路對振蕩頻率信號進(jìn)行譯碼，產(chǎn)生若干脈沖信號；(3)脈沖信號和振蕩頻率信號控制鋸齒波發(fā)生器，產(chǎn)生隨脈沖輸出信號變動而變 動的鋸齒波信號。(4)鋸齒波信號和基準(zhǔn)信號比較，產(chǎn)生頻率抖動信號，所述頻率抖動信號的占空比 和開通/關(guān)斷的邊緣發(fā)生變化。所述的譯碼電路輸出的脈沖信號在數(shù)個(gè)周期之后開始重復(fù)前述周期的脈沖信號。其中，輸入到譯碼電路的振蕩頻率信號使用頻率抖動信號來代替，效果相同。鋸齒波信號和基準(zhǔn)信號可以是電流信號或電壓信號，相應(yīng)的比較器電路可以是電 流比較器或電壓比較器。本發(fā)明的有益效果是頻率的抖動使開關(guān)頻率在一個(gè)寬的頻率范圍，使EMI設(shè)備 測量到的EMI能量擴(kuò)散到帶寬以外，開關(guān)頻率來回的抖動使EMI平均噪聲極大地降低。更進(jìn) 一步地，頻抖動電路的加入使EMI噪聲能量譜密度平坦化，減少了原來需額外加入的由EMI 引起的噪聲濾波單元。本發(fā)明提出的頻率抖動電路具有線路簡單，易于實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)。


圖1為本發(fā)明的頻率抖動電路的一種結(jié)構(gòu)圖。圖2為圖1所示的頻率抖動電路的一種線路圖。圖3為圖2所示頻率抖動電路中的電平選擇電路的一種線路圖實(shí)現(xiàn)。圖4為圖2所示頻率抖動電路中的電平選擇電路的另一種線路圖實(shí)現(xiàn)。
圖5為圖1所示頻率抖動電路的波形圖。圖6為本發(fā)明的頻率抖動電路的另一種結(jié)構(gòu)圖。圖7為圖6所示的頻率抖動電路中的鋸齒波發(fā)生器的一種實(shí)現(xiàn)方法。圖8為圖6所示頻率抖動電路的波形圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明內(nèi)容進(jìn)一步說明。如圖1所示，為本發(fā)明的頻率抖動電路100的結(jié)構(gòu)圖，包括振蕩電路101，所述振蕩電路101產(chǎn)生鋸齒波信號203 ；譯碼電路102，所述振蕩頻率信號200輸入譯碼電路102，并控制所述譯碼電路102 產(chǎn)生若干脈沖信號201 ；電平選擇電路103，所述脈沖信號201控制電平選擇電路103，產(chǎn)生隨脈沖輸出信 號201變動的輸出電平信號202 ；比較器電路104，比較所述振蕩頻率鋸齒波信號203和輸出電平信號202，產(chǎn)生頻 率抖動信號204，隨輸出電平信號202的改變，頻率抖動信號204的占空比和開通/關(guān)斷的 邊緣發(fā)生變化。頻率抖動信號204的頻率抖動范圍由振蕩頻率鋸齒波信號203和輸出電平 信號202的高低范圍決定。輸出電平信號202和鋸齒波信號203可以是電流信號或電壓信號，相應(yīng)的比較器 電路104可以是電流比較器或電壓比較器。輸入到譯碼電路102的振蕩頻率信號200可以由振蕩電路101產(chǎn)生，也可以是任
意方波。如圖2所示，為本發(fā)明的頻率抖動電路100的一種線路圖實(shí)現(xiàn)其中，所述的振蕩電路101包括差分開關(guān)、第一電容305，第一遲滯比較器306和第 一電流源，所述差分開關(guān)連接第一電流源；第一遲滯比較器306比較第一電容輸出的鋸齒 波信號203是否達(dá)到充電基準(zhǔn)電壓或放電基準(zhǔn)電壓，并根據(jù)比較結(jié)果翻轉(zhuǎn)輸出振蕩頻率信 號200 ；振蕩頻率信號200反饋給差分開關(guān)，從而由差分開關(guān)控制第一電容的充電和放電。所述差分開關(guān)包括第一 PMOS管303、第二 PMOS管304、第一 NMOS管301、第二 NMOS 管302和第一反向器307，所述第一 PMOS管303，第二 PMOS管304的源極連接第一電流源， 第一 PMOS管303的漏極連接第一 NMOS管301的漏極，第二 PMOS管304的漏極連接第二 NMOS管302的漏極，第一 NMOS管301的漏極連接第一 NMOS管301和第二 NMOS管302的柵 極，第一 NMOS管301和第二 NMOS管302的源極接地，第二 NMOS管302的漏極和源極分別 連接第一電容的兩端，第一遲滯比較器306的輸入端連接第一電容，第一遲滯比較器306輸 出振蕩頻率信號200，振蕩頻率信號200反饋給第二 PMOS管304的柵極和經(jīng)反向器反向后 反饋給第一 PMOS管303的柵極。其中，所述譯碼電路包括分頻器，所述振蕩器輸出的振蕩頻率信號200輸入分頻 器，振蕩頻率信號200的邊沿控制分頻器對振蕩頻率信號進(jìn)行分頻，產(chǎn)生脈沖信號201。在 本實(shí)施例中，所述分頻器為四個(gè)，四個(gè)分頻器串接，后一分頻器對前一分頻器的輸出進(jìn)行分 頻，分別產(chǎn)生二分頻402、四分頻403、八分頻404、十六分頻405。圖3為本發(fā)明的頻率抖動電路中的電平選擇電路103的一種線路圖實(shí)現(xiàn)。
電平選擇電路103，包括基準(zhǔn)電平產(chǎn)生電路342，開關(guān)網(wǎng)絡(luò)341，所述脈沖輸出信號
402、脈沖輸出信號403、脈沖輸出信號404、脈沖輸出信號405控制開關(guān)網(wǎng)絡(luò)341，進(jìn)而控制 輸出電平信號202 其中，基準(zhǔn)電平產(chǎn)生電路342輸入基準(zhǔn)電壓VREFO，基準(zhǔn)電壓VREFO經(jīng)電阻Rl、R2、 R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、RlO 分壓得到基準(zhǔn)電壓 VREFl、VREF2、VREF3、VREF4、VREF5、VREF6、 VREF7、VREF8、VREF9 ；其中，開關(guān)網(wǎng)絡(luò)341由傳輸門連接而成，開關(guān)網(wǎng)絡(luò)輸入基準(zhǔn)電壓VREF1、基準(zhǔn)電壓 VREF2、基準(zhǔn)電壓VREF3、基準(zhǔn)電壓VREF4、基準(zhǔn)電壓VREF5、基準(zhǔn)電壓VREF6、基準(zhǔn)電壓VREF7、 基準(zhǔn)電壓VREF8、基準(zhǔn)電壓VREF9，輸出電平信號202，根據(jù)脈沖輸出信號402、脈沖輸出信 號403、脈沖輸出信號404、脈沖輸出信號405的情況，輸出電平信號202的電壓在基準(zhǔn)電壓 VREFl、基準(zhǔn)電壓VREF2、基準(zhǔn)電壓VREF3、基準(zhǔn)電壓VREF4、基準(zhǔn)電壓VREF5、基準(zhǔn)電壓VREF6、 基準(zhǔn)電壓VREF7、基準(zhǔn)電壓VREF8、基準(zhǔn)電壓VREF9之間變動。圖4為本發(fā)明的頻率抖動電路中的電平選擇電路103的另一種線路圖實(shí)現(xiàn)。電平選擇電路103，包括電流源開關(guān)網(wǎng)絡(luò)343，電阻R11，其中電流源開關(guān)網(wǎng)絡(luò)343 的電流源12、13、14、15由開關(guān)P1、開關(guān)P2、開關(guān)P3、開關(guān)P4控制，脈沖信號402、脈沖信號
403、脈沖信號404、脈沖信號405控制開關(guān)P1、開關(guān)P2、開關(guān)P3、開關(guān)P4，根據(jù)脈沖信號402、 脈沖信號403、脈沖信號404、脈沖信號405的情況，流入到電阻Rll的電流發(fā)生變化，輸出 電平信號202相應(yīng)發(fā)生變動。圖5為本發(fā)明的頻率抖動電路的波形圖鋸齒波信號203的幅度、周期恒定，而輸 出電平信號202則隨著不同周期而不同，則比較器的頻率抖動信號204的周期、占空比都在 變動，即頻率發(fā)生抖動。圖6為本發(fā)明提出的另外一種的頻率抖動電路120，包括振蕩電路301，所述振蕩電路301產(chǎn)生振蕩頻率信號500 ；譯碼電路302，所述振蕩頻率信號500控制所述譯碼電路302產(chǎn)生若干脈沖信號 501 ；鋸齒波發(fā)生器305，所述脈沖信號501和振蕩頻率信號500控制鋸齒波發(fā)生器 305，產(chǎn)生隨脈沖輸出信號501變動而變動的鋸齒波信號505 ；比較器電路304，所述鋸齒波信號505和基準(zhǔn)信號506比較，產(chǎn)生頻率抖動信號 504，隨鋸齒波信號505的改變，頻率抖動信號的占空比和開通/關(guān)斷的邊緣發(fā)生變化。頻 率抖動信號504的頻率抖動范圍由鋸齒波信號505和基準(zhǔn)信號506的高低范圍決定。其中，輸入到譯碼電路302的振蕩頻率信號500可以由振蕩電路301產(chǎn)生，也可以 是任意方波。其中，鋸齒波信號505和基準(zhǔn)信號506可以是電流信號或電壓信號，相應(yīng)的比較器 電路304可以是電流比較器或電壓比較器。圖7為本發(fā)明的的頻率抖動電路中的鋸齒波發(fā)生器的一種實(shí)現(xiàn)方法。鋸齒波發(fā)生器305，包括電流源開關(guān)網(wǎng)絡(luò)343，電流積分電容Cl，開關(guān)管附，所述電 流源開關(guān)網(wǎng)絡(luò)343包括電流源12、電流源13、電流源14、電流源15、開關(guān)P1、開關(guān)P2、開關(guān) P3、開關(guān)P4，電流源12、電流源13、電流源14、電流源15由開關(guān)P1、開關(guān)P2、開關(guān)P3、開關(guān) P4控制，脈沖信號402、脈沖信號403、脈沖信號404、脈沖信號405控制開關(guān)P1、開關(guān)P2、開關(guān)P3、開關(guān)P4，根據(jù)脈沖信號402、脈沖信號403、脈沖信號404、脈沖信號405的情況，流入 到電容Cl的電流發(fā)生變化，充電速度發(fā)生變化，鋸齒波信號205的相應(yīng)發(fā)生變動，開關(guān)管m 由振蕩頻率信號500控制，在振蕩頻率信號500為高時(shí)，開關(guān)管m導(dǎo)通，Cl放電，鋸齒波信 號505變?yōu)榱悖谡袷庮l率輸出信號500為低時(shí)，開關(guān)管m關(guān)斷，Cl充電，形成鋸齒波信號 505。圖8為本發(fā)明的頻率抖動電路的結(jié)構(gòu)圖2的波形圖的波形圖，鋸齒波信號505的 幅度隨著不同周期而不同，而基準(zhǔn)信號506恒定，則比較器輸出的頻率抖動信號504的周 期、占空比都在變動，即頻率發(fā)生抖動。如圖1所示品路抖動電路產(chǎn)生頻率抖動的方法，包括如下步驟(1)振蕩電路產(chǎn)生鋸齒波輸出信號；(2)譯碼電路對振蕩頻率信號進(jìn)行譯碼，產(chǎn)生若干脈沖信號；(3)脈沖信號控制電平選擇電路，產(chǎn)生隨脈沖信號變動的輸出電平信號。(4)鋸齒波信號和輸出電平信號比較，產(chǎn)生頻率抖動信號，所述頻率抖動信號的占 空比和開通/關(guān)斷的邊緣發(fā)生變化。所述脈沖信號在數(shù)個(gè)周期之后開始重復(fù)前述周期的脈沖信號。其中，輸入到譯碼電路的振蕩頻率方波輸出信號使用頻率抖動信號來代替，效果 相同。其中，輸出電平信號202和鋸齒波信號203可以是電流信號或電壓信號，相應(yīng)的比 較器電路104可以是電流比較器或電壓比較器。如圖6所示頻率抖動電路產(chǎn)生頻率抖動的方法，包括如下步驟(1)振蕩電路產(chǎn)生振蕩頻率信號；(2)譯碼電路對振蕩頻率信號進(jìn)行譯碼，產(chǎn)生若干脈沖信號；(3)脈沖信號和振蕩頻率信號控制鋸齒波發(fā)生器，產(chǎn)生隨脈沖輸出信號變動而變 動的鋸齒波信號。(4)鋸齒波信號和基準(zhǔn)信號比較，產(chǎn)生頻率抖動信號，所述頻率抖動信號的占空比 和開通/關(guān)斷的邊緣發(fā)生變化。所述的譯碼電路輸出的脈沖信號在數(shù)個(gè)周期之后開始重復(fù)前述周期的脈沖信號。其中，輸入到譯碼電路的振蕩頻率信號使用頻率抖動信號來代替，效果相同。鋸齒波信號和基準(zhǔn)信號可以是電流信號或電壓信號，相應(yīng)的比較器電路可以是電 流比較器或電壓比較器。本發(fā)明公開了采用固定振蕩頻率實(shí)現(xiàn)頻率抖動.并且參照附圖描述了本發(fā)明的具體實(shí)施方式
和效果。應(yīng)該理解到的是上述實(shí)施例只是對本發(fā)明的說明，而不是對本發(fā)明 的限制，任何不超出本發(fā)明實(shí)質(zhì)精神范圍內(nèi)的發(fā)明創(chuàng)造，均落入本發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
頻率抖動電路，其特征在于包括振蕩電路，所述振蕩電路產(chǎn)生鋸齒波信號；譯碼電路，所述振蕩頻率信號輸入譯碼電路，并控制所述譯碼電路產(chǎn)生若干脈沖信號；電平選擇電路，所述脈沖信號控制電平選擇電路，產(chǎn)生隨脈沖輸出信號變動的輸出電平信號；比較器電路，比較所述振蕩頻率鋸齒波信號和輸出電平信號，產(chǎn)生頻率抖動信號，隨輸出電平信號的改變，頻率抖動信號的占空比和開通/關(guān)斷的邊緣發(fā)生變化。
2.頻率抖動電路，其特征在于包括振蕩電路，所述振蕩電路產(chǎn)生振蕩頻率信號； 譯碼電路，所述振蕩頻率信號控制所述譯碼電路產(chǎn)生若干脈沖信號； 鋸齒波發(fā)生器，所述脈沖信號和振蕩頻率信號控制鋸齒波發(fā)生器，產(chǎn)生隨脈沖輸出信 號變動而變動的鋸齒波信號；比較器電路，所述鋸齒波信號和基準(zhǔn)信號比較，產(chǎn)生頻率抖動信號，隨鋸齒波信號的改 變，頻率抖動信號的占空比和開通/關(guān)斷的邊緣發(fā)生變化。頻率抖動信號的頻率抖動范圍 由鋸齒波信號和基準(zhǔn)信號的高低范圍決定。
3.產(chǎn)生頻率抖動的方法，其特征在于包括如下步驟(1)振蕩電路產(chǎn)生鋸齒波輸出信號；(2)譯碼電路對振蕩頻率信號進(jìn)行譯碼，產(chǎn)生若干脈沖信號；(3)脈沖信號控制電平選擇電路，產(chǎn)生隨脈沖信號變動的輸出電平信號。(4)鋸齒波信號和輸出電平信號比較，產(chǎn)生頻率抖動信號，所述頻率抖動信號的占空比 和開通/關(guān)斷的邊緣發(fā)生變化。
4.頻率抖動電路產(chǎn)生頻率抖動的方法，包括如下步驟(1)振蕩電路產(chǎn)生振蕩頻率信號；(2)譯碼電路對振蕩頻率信號進(jìn)行譯碼，產(chǎn)生若干脈沖信號；(3)脈沖信號和振蕩頻率信號控制鋸齒波發(fā)生器，產(chǎn)生隨脈沖輸出信號變動而變動的 鋸齒波信號。(4)鋸齒波信號和基準(zhǔn)信號比較，產(chǎn)生頻率抖動信號，所述頻率抖動信號的占空比和開 通/關(guān)斷的邊緣發(fā)生變化。
全文摘要
本發(fā)明提供的頻率抖動電路包括振蕩電路，產(chǎn)生鋸齒波信號；譯碼電路，所述振蕩頻率信號輸入譯碼電路，并控制所述譯碼電路產(chǎn)生若干脈沖信號；電平選擇電路，所述脈沖信號控制電平選擇電路，產(chǎn)生隨脈沖輸出信號變動的輸出電平信號；比較器電路，比較所述振蕩頻率鋸齒波信號和輸出電平信號，產(chǎn)生頻率抖動信號，隨輸出電平信號的改變，頻率抖動信號的占空比和開通/關(guān)斷的邊緣發(fā)生變化。同時(shí)本發(fā)明還提出了頻率抖動的方法，本發(fā)明提出的頻率抖動電路具有線路簡單，易于實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)頻率的抖動使開關(guān)頻率在一個(gè)寬的頻率范圍，使EMI設(shè)備測量到的EMI能量擴(kuò)散到帶寬以外，降低EMI平均噪聲，使EMI噪聲能量譜密度平坦化。
文檔編號H02M1/44GK101888176SQ20101022090
公開日2010年11月17日 申請日期2010年7月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月7日
發(fā)明者姚云龍 申請人:杭州士蘭微電子股份有限公司