專利名稱：頻率抖動(dòng)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及開關(guān)電源技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種頻率抖動(dòng)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
使用開關(guān)電源可有效地提高工作效率，并且通過(guò)提高開關(guān)電源芯片的工作頻率可減少外圍器件的尺寸。但是，開關(guān)電源存在的問(wèn)題是，使用芯片實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓的電路系統(tǒng)中往往存在很大的電流或電壓變化，因此容易產(chǎn)生工作頻率的高次諧波從而造成電磁干擾(EMI，Electro Magnetic Interference),其中高次諧波主要產(chǎn)生于開關(guān)、變壓器、變壓器次級(jí)二極管開通或斷開的瞬間。如果這些EMI處理不當(dāng)，將對(duì)電網(wǎng)或附近的電子產(chǎn)品產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。
為了有效抑制EMI，一種方法是在外圍電路中增加濾波元件的方法，例如增加共模電感、X電容和Y電容。如圖1所示為現(xiàn)有技術(shù)的固定頻率PWM控制的開關(guān)電源的原理圖，在開關(guān)電源系統(tǒng)中，EMI濾波器通常安裝在整流橋前。這種方法存在的問(wèn)題是，這些濾波元件容易受到體積和成本的制約。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的旨在至少解決上述技術(shù)缺陷之一。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提出一種頻率抖動(dòng)系統(tǒng)，包括:振蕩器，用于產(chǎn)生振蕩頻率輸出信號(hào)和反饋信號(hào)；窄脈沖產(chǎn)生電路，所述窄脈沖產(chǎn)生電路與所述振蕩器的輸出端連接，用于根據(jù)所述反饋信號(hào)產(chǎn)生窄脈沖信號(hào)；不相交疊時(shí)鐘產(chǎn)生電路，所述不相交疊時(shí)鐘產(chǎn)生電路與所述振蕩器的輸出端連接，用于根據(jù)所述反饋信號(hào)產(chǎn)生不相交疊的第一時(shí)鐘信號(hào)和第二時(shí)鐘信號(hào)；邏輯控制電路，所述邏輯控制電路與所述窄脈沖產(chǎn)生電路的輸出端連接，用于根據(jù)所述窄脈沖信號(hào)生成多個(gè)開關(guān)信號(hào)；和開關(guān)電容電路，所述開關(guān)電容電路分別與所述振蕩器、所述不相交疊時(shí)鐘電路、所述窄脈沖產(chǎn)生電路和所述邏輯控制電路連接，用于根據(jù)所述窄脈沖信號(hào)、第一時(shí)鐘信號(hào)、第二時(shí)鐘信號(hào)和多個(gè)開關(guān)信號(hào)控制所述振蕩頻率輸出信號(hào)的頻率在預(yù)定的范圍內(nèi)發(fā)生周期性的變化。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的頻率抖動(dòng)系統(tǒng),通過(guò)使用開關(guān)電容電路周期性地向振蕩器加入不同的電荷量而改變振蕩器輸出的振蕩頻率輸出信號(hào)上升時(shí)間的快慢從而使得開關(guān)電源芯片的工作頻率發(fā)生抖動(dòng)，從而有效降低開關(guān)頻率高次諧波所造成的電磁干擾，而且可降低外圍應(yīng)用的成本，提高產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。此外，本發(fā)明實(shí)施例的頻率抖動(dòng)系統(tǒng)的內(nèi)部電路可使用基本的電路元件制作，實(shí)現(xiàn)方便，成本較低。
本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過(guò)本發(fā)明的實(shí)踐了解到。


本發(fā)明上述的和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從下面結(jié)合附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
圖1為現(xiàn)有技術(shù)的固定頻率PWM控制的開關(guān)電源的原理圖2為本發(fā)明實(shí)施例的頻率抖動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖3為不相交疊的兩個(gè)時(shí)鐘信號(hào)的示意圖4為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的振蕩器的電路示意圖5為本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的振蕩器的電路示意圖6為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的窄脈沖產(chǎn)生電路的電路示意圖7為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的不相交疊時(shí)鐘產(chǎn)生電路的示意圖8為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的邏輯控制電路的示意圖9為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的開關(guān)電容電路的示意圖10為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的頻率抖動(dòng)系統(tǒng)中的關(guān)鍵信號(hào)的波形圖；以及
圖11為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的振蕩器頻率抖動(dòng)變化的示意圖。
具體實(shí)施方式
下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對(duì)本發(fā)明的限制。
下文的公開提供了許多不同的實(shí)施例或例子用來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的不同結(jié)構(gòu)。為了簡(jiǎn)化本發(fā)明的公開，下文中對(duì)特定例子的部件和設(shè)置進(jìn)行描述。當(dāng)然，它們僅僅為示例，并且目的不在于限制本發(fā)明。此外，本發(fā)明可以在不同例子中重復(fù)參考數(shù)字和/或字母。這種重復(fù)是為了簡(jiǎn)化和清楚的目的，其本身不指示所討論各種實(shí)施例和/或設(shè)置之間的關(guān)系。
其中，術(shù)語(yǔ)“第一”和“第二”等僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性。
圖2為本發(fā)明實(shí)施例的頻率抖動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示,根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的頻率抖動(dòng)系統(tǒng)，包括振蕩器100、窄脈沖產(chǎn)生電路200、不相交疊時(shí)鐘產(chǎn)生電路300、邏輯控制電路400和開關(guān)電容電路500。
振蕩器100用于產(chǎn)生振蕩頻率輸出信號(hào)和反饋信號(hào)。窄脈沖產(chǎn)生電路200與振蕩器100的輸出端連接，用于根據(jù)反饋信號(hào)產(chǎn)生窄脈沖信號(hào)，即占空比很小的方波脈沖信號(hào)。不相交疊時(shí)鐘產(chǎn)生電路300與振蕩器100的輸出端連接，用于根據(jù)反饋信號(hào)產(chǎn)生不相交疊的第一時(shí)鐘信號(hào)和第二時(shí)鐘信號(hào)，其中不相交疊指的是兩個(gè)相反時(shí)鐘信號(hào)在上升沿和下降沿不存在交疊的部分，如圖3所示。邏輯控制電路400與窄脈沖產(chǎn)生電路200的輸出端連接，用于根據(jù)窄脈沖信號(hào)生成多個(gè)開關(guān)信號(hào)。開關(guān)電容電路500分別與振蕩器100、不相交疊時(shí)鐘電路200、窄脈沖產(chǎn)生電路300和邏輯控制電路400連接，用于根據(jù)窄脈沖信號(hào)、第一時(shí)鐘信號(hào)、第二時(shí)鐘信號(hào)和多個(gè)開關(guān)信號(hào)控制振蕩頻率輸出信號(hào)的頻率在預(yù)定的范圍內(nèi)發(fā)生周期性的變化，即發(fā)生頻率抖動(dòng)。
圖4為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的振蕩器的電路示意圖。如圖4所示，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，振蕩器100包括第一電容CO、第一恒流源Irefl、第二恒流源Iref2、第一比較器VA1、第二比較器VA2和RS觸發(fā)器。其中，頻率抖動(dòng)控制電路110包括不相交疊時(shí)鐘產(chǎn)生電路300、邏輯控制電路400和開關(guān)電容電路500，第一電容CO與開關(guān)電容電路500相連，輸出振蕩頻率輸出信號(hào)SW。第一恒流源Irefl與第一電容CO相連。第二恒流源Iref2通過(guò)開關(guān)K與第一電容CO相連。第一比較器VAl的同相輸入端與第一閾值電壓VL相連,第一比較器VAl的反相輸入端與第一恒流源Irefl相連。第二比較器VA2的同相輸入端與開關(guān)K相連，第二比較器VA2的反相輸入端與第二閾值電壓VH相連。RS觸發(fā)器的R端與第一比較器VAl的輸出端相連，RS觸發(fā)器的S端與第二比較器VA2的輸出端相連，RS觸發(fā)器的輸出端分別與窄脈沖產(chǎn)生電路200和開關(guān)K相連，從而將振蕩器100產(chǎn)生的反饋信號(hào)Feedback反饋至開關(guān)K以控制開關(guān)K的導(dǎo)通和關(guān)斷。
具體地，振蕩器100的工作過(guò)程如下，當(dāng)開關(guān)電源的芯片啟動(dòng)后，芯片內(nèi)部的使能信號(hào)使得信號(hào)Feedback置為低電平，開關(guān)K截止，然后第一恒流源Irefl開始對(duì)第一電容CO充電，第一電容CO上的電壓線性上升，當(dāng)?shù)谝浑娙軨O電壓值超過(guò)第二閾值電壓VH時(shí)，第二比較器VA2輸出由高電平翻轉(zhuǎn)為低電平，通過(guò)RS觸發(fā)器使信號(hào)Feedback置為高電平，開關(guān)K導(dǎo)通，第一電容CO開始以恒流值為(Iref2-1refl)的電流放電，當(dāng)?shù)谝浑娙軨O電壓值低于第一閾值VL時(shí)，第一比較器VAl的輸出由高電平翻轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗娖?，信?hào)Feedback重新變成低電平，開關(guān)K再次截止，由此開始下個(gè)周期的變化，振蕩器100如此重復(fù)工作產(chǎn)生振蕩頻率輸出信號(hào)SW(該振蕩頻率輸出信號(hào)SW可作為開關(guān)電源的芯片所需的時(shí)鐘信號(hào))和反饋信號(hào)Feedback。由此可見，通過(guò)改變振蕩器100的上升時(shí)間即可實(shí)現(xiàn)頻率抖動(dòng)。
圖5為本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的振蕩器的示意圖。如圖5所示，該振蕩器包括100包括第二電容C5、第三恒流源I1、M0S管Ml和第三比較器VA3。MOS管Ml的漏極與第三恒流源Il相連，第二電容C5分別與MOS管的漏極和開關(guān)電容電路相連,輸出振蕩頻率輸出信號(hào)SW,第三比較器VA3的同相輸入端與第二電容C5相連,反相輸入端與第三閾值電壓V3相連，輸出端與MOS管Ml的柵極和窄脈沖產(chǎn)生電路200相連，輸出反饋信號(hào)Feedback至窄脈沖產(chǎn)生電路200。
具體地，振蕩器100的工作過(guò)程如下:當(dāng)開關(guān)電源的芯片上電時(shí)，第二電容C5上的電壓為零，由于第三閾值電壓Vl > O,因此第三比較器VA3輸出為低電平，通過(guò)第三恒流源Il對(duì)第二電容C5充電，當(dāng)?shù)诙娙軨5的電壓充至超過(guò)第三閾值電壓V3時(shí)，第三比較器VA3的輸出翻轉(zhuǎn)為高電平，此時(shí)MOS管Ml導(dǎo)通，在很短時(shí)間內(nèi)將第二電容C5的電壓重置為零。如此重復(fù)，輸出振蕩頻率輸出信號(hào)SW和反饋信號(hào)Feedback。
為了清楚起見，下面結(jié)合圖4所示的振蕩器的實(shí)施例進(jìn)行介紹。圖6為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的窄脈沖產(chǎn)生電路的示意圖。如圖6所示，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，窄脈沖產(chǎn)生電路200包括第一非門N0T1、延時(shí)電路210、第二非門N0T2和第一與門AND1。其中，第一非門NOTl的輸入端接收振蕩器100輸出的反饋信號(hào)Feedback。延時(shí)電路210的一端與第一非門NOTl的輸出端相連，另一端與第二非門N0T2的輸入端相連。第二非門N0T2的輸入端與延時(shí)電路210相連,另一端與與門ANDl相連。第一與門ANDl的第一輸入端與第一非門NOTl的輸出端相連，第二輸入端與第二非門N0T2的輸出端相連，第一與門ANDl的輸出端與邏輯控制電路400相連。
具體地，窄脈沖產(chǎn)生電路200的輸入信號(hào)CLK_in來(lái)源于振蕩器100的反饋信號(hào)Feedback,經(jīng)過(guò)窄脈沖產(chǎn)生電路200處理之后產(chǎn)生一個(gè)窄脈沖信號(hào)CLK。該窄脈沖信號(hào)CLK用于控制開關(guān)電容電路500對(duì)振蕩器100內(nèi)部的第一電容CO瞬間充電。窄脈沖信號(hào)CLK的寬度可通過(guò)改變延時(shí)電路210的延時(shí)時(shí)間進(jìn)行調(diào)整。
其中，延時(shí)電路210還可采用其他方法實(shí)現(xiàn)，例如一個(gè)RC網(wǎng)絡(luò)或一個(gè)基本門的鏈。
圖7為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的不相交疊時(shí)鐘產(chǎn)生電路的示意圖。如圖7所示，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，不相交疊時(shí)鐘電路300包括輸出第一時(shí)鐘信號(hào)Φ1的第一支路Fl和輸出第二時(shí)鐘信號(hào)Φ2的第二支路F2，其中第一支路Fl由第一與非門NANDl、第一反相器InVl、第二反相器InV2和第三反相器InV3順次串聯(lián)而組成，第二支路F2由第四反相器InV4、第二與非門NAND2、第五反相器InV5、第六反相器InV6和第七反相器InV7順次串聯(lián)而組成，且第一與非門NANDl的第一輸入端接收振蕩器100輸出的反饋信號(hào)Feedback,第一與非門NANDl的第二輸入端與第六反相器InV6的輸出端相連,第四反相器InV4的輸入端接收振蕩器100輸出的反饋信號(hào)Feedback,第二與非門NAND2的第一輸入端與第四反相器InV4的輸出端相連，第二與非門NAND2的第二輸入端與第二反相器InV2的輸出端相連。
具體地，不相交疊時(shí)鐘電路300利用振蕩器100的反饋信號(hào)Feedback產(chǎn)生兩個(gè)不相交疊的第一時(shí)鐘信號(hào)Φ1和第二時(shí)鐘信號(hào)Φ2，兩個(gè)時(shí)鐘信號(hào)之間的死區(qū)的大小由與非門和與非門輸出端所連接的反相器的延時(shí)決定。當(dāng)反饋信號(hào)Feedback為高電平時(shí)，第一支路Fl輸出的第一時(shí)鐘信號(hào)Φ I為高電平，第二支路F2輸出的第二時(shí)鐘信號(hào)Φ 2為低電平；反之，當(dāng)反饋信號(hào)Feedback為低電平時(shí),第一支路Fl輸出的第一時(shí)鐘信號(hào)Φ I為低電平，第二支路F2輸出的第二時(shí)鐘信號(hào)Φ2為高電平。而且，第一時(shí)鐘信號(hào)和第二時(shí)鐘信號(hào)的上升沿和下降沿不相交疊，如圖3所示。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，邏輯控制電路400包括分頻器410和邏輯變換電路420。其中，分頻器410用于根據(jù)窄脈沖信號(hào)生成多個(gè)不同頻率的時(shí)鐘信號(hào)。邏輯變換電路420與分頻器410的輸出端相連，用于根據(jù)多個(gè)不同頻率的時(shí)鐘信號(hào)生成多個(gè)開關(guān)信號(hào)，其中開關(guān)信號(hào)的個(gè)數(shù)與時(shí)鐘信號(hào)的個(gè)數(shù)可以相同，也可以不同。
具體地，圖8為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的邏輯控制電路的示意圖。如圖8所示，窄脈沖信號(hào)CLK經(jīng)過(guò)由N個(gè)觸發(fā)器構(gòu)成的分頻器410獲得5個(gè)不同頻率的時(shí)鐘信號(hào)CLK1、CLK2、CLK3、CLK4和CLK5，這5個(gè)不同頻率的時(shí)鐘信號(hào)再經(jīng)過(guò)邏輯變換電路420獲得所需要的開關(guān)邏輯信號(hào)K1、K2、K3和Κ4，分別對(duì)應(yīng)開關(guān)電容電路500中的4個(gè)開關(guān)信號(hào)(稍后詳述)。開關(guān)邏輯信號(hào)Κ1、Κ2、Κ3和Κ4的作用主要是控制振蕩器100頻率抖動(dòng)的變化規(guī)律。改變邏輯變換電路420內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)可改變頻率抖動(dòng)的變化規(guī)律，如周期性變化、隨機(jī)性變化或兩者的組合。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，開關(guān)電容電路500包括多個(gè)并聯(lián)的支路，其中每個(gè)支路包括順次串聯(lián)的第一開關(guān)管、第二開關(guān)管和第三開關(guān)管以及與第二開關(guān)管并聯(lián)的第三電容，且多個(gè)支路中的第三電容的電容值成預(yù)定的比例，多個(gè)并聯(lián)的支路的一端與參考電壓Vl相連，另一端通過(guò)一個(gè)第四開關(guān)管與振蕩器100的第一電容CO相連，其中第一時(shí)鐘信號(hào)控制多個(gè)支路中的第一開關(guān)管的導(dǎo)通和關(guān)斷，第二時(shí)鐘信號(hào)控制多個(gè)支路中的第二開關(guān)管的導(dǎo)通和關(guān)斷，多個(gè)開關(guān)信號(hào)分別控制多個(gè)支路中的第三開關(guān)管的導(dǎo)通和關(guān)斷，窄脈沖信號(hào)控制第四開關(guān)管的導(dǎo)通和關(guān)斷。
具體地，圖9為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的開關(guān)電容電路的示意圖，如圖9所示，開關(guān)電容電路500包括4個(gè)并聯(lián)的支路，第一支路包括順次串聯(lián)的第一開關(guān)管S1、第二開關(guān)管SI，和第三開關(guān)管Kl以及與第二開關(guān)管SI’并聯(lián)的第三電容Cl，第二支路包括順次串聯(lián)的第一開關(guān)管S2、第二開關(guān)管S2’和第三開關(guān)管Κ2以及與第二開關(guān)管S2’并聯(lián)的第三電容C2，第三支路包括順次串聯(lián)的第一開關(guān)管S3、第二開關(guān)管S3’和第三開關(guān)管K3以及與第二開關(guān)管S3’并聯(lián)的第三電容C3，第四支路包括順次串聯(lián)的第一開關(guān)管S4、第二開關(guān)管S4’和第三開關(guān)管K4以及與第二開關(guān)管S4，并聯(lián)的第四電容C4。其中，第二電容Cl、C2、C3和C4的電容值比例為Cl: C2: C3: C4 = 1: 2: 4: 8。4個(gè)并聯(lián)的支路的一端與參考電壓Vl相連，另一端通過(guò)開關(guān)KO與第一電容CO相連。
不相交疊時(shí)鐘產(chǎn)生電路300產(chǎn)生的兩個(gè)不相交疊時(shí)鐘信號(hào)Φ I和Φ 2分別控制開關(guān)S1、S2、S3、S4與SI’、S2’、S3’、S4’。窄脈沖產(chǎn)生電路200所產(chǎn)生的窄脈沖信號(hào)CLK控制開關(guān)K0。邏輯控制電路400所產(chǎn)生的四個(gè)開關(guān)信號(hào)K1、K2、K3和K4分別控制開關(guān)K1、K2、K3 和 Κ4。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，開關(guān)S1、S2、S3、S4與S1’、S2’、S3’、S4’可為MOS開關(guān)管，也可為其他開關(guān)。使用MOS開關(guān)管，具有體積小、重量輕的優(yōu)點(diǎn)。
如圖8和9中所示，邏輯控制電路400產(chǎn)生四個(gè)開關(guān)信號(hào)，相應(yīng)地，開關(guān)電容電路500包括四個(gè)并聯(lián)的支路，應(yīng)理解，這僅為示意性的例子，并不用于限制本發(fā)明。在本發(fā)明的頻率抖動(dòng)系統(tǒng)中，邏輯控制電路400產(chǎn)生的開關(guān)信號(hào)的個(gè)數(shù)和開關(guān)電容電路500中開關(guān)管的個(gè)數(shù)可任意設(shè)置，只要其保證振蕩器的頻率可發(fā)生抖動(dòng)即可，因此開關(guān)電容電路500中至少包括兩個(gè)支路，邏輯控制電路400至少產(chǎn)生兩個(gè)開關(guān)信號(hào)，由此可保證振蕩器100的頻率發(fā)生抖動(dòng)。
下面結(jié)合圖2至圖11細(xì)描述本發(fā)明實(shí)施例的頻率抖動(dòng)系統(tǒng)的工作過(guò)程。其中，圖10為頻率抖動(dòng)系統(tǒng)中的關(guān)鍵信號(hào)的波形圖，橫坐標(biāo)代表時(shí)間t，縱坐標(biāo)代表關(guān)鍵信號(hào)幅值，Sff為振蕩器100所產(chǎn)生的振蕩頻率輸出信號(hào)，Vc為開關(guān)電容電路500中的電容Cl或C2或C3或C4在其對(duì)應(yīng)的開關(guān)導(dǎo)通且KO導(dǎo)通瞬間的變化波形。
當(dāng)振蕩器100輸出的振蕩頻率輸出信號(hào)SW開始下降的時(shí)候，反饋信號(hào)Feedback為高電平，窄脈沖信號(hào)CLK為低電平，此時(shí)，不相交疊時(shí)鐘信號(hào)Φ1和Φ2分別為高電平和低電平，控制開關(guān)S1、S2、S3、S4導(dǎo)通，開關(guān)31’、52’、53’、54’截止，電容Cl、C2、C3、C4充電至VI，根據(jù)電容電荷量的公式Q = CU可計(jì)算出每個(gè)電容儲(chǔ)存的電荷量。
當(dāng)振蕩器100輸出的振蕩頻率輸出信號(hào)SW開始上升的時(shí)候，反饋信號(hào)Feedback變?yōu)榈碗娖?，窄脈沖產(chǎn)生電路200同步產(chǎn)生一個(gè)窄脈沖信號(hào)CLK控制開關(guān)KO的導(dǎo)通。同時(shí)，不相交疊時(shí)鐘信號(hào)Φ1和Φ2分別為低電平和高電平，控制開關(guān)S1、S2、S3、S4截止，開關(guān)S1，、S2，、S3，、S4，導(dǎo)通。
若開關(guān)Kl、K2、K3和Κ4任一個(gè)開關(guān)導(dǎo)通或幾個(gè)導(dǎo)通，則它們與開關(guān)KO同時(shí)導(dǎo)通的支路上的第二電容就與振蕩器100中的第一電容CO發(fā)生電荷共享,其中參考電壓Vl大于振蕩器100中的比較器的參考電壓VL，由于開關(guān)KO導(dǎo)通的時(shí)間很短，可近似得到如下的電荷關(guān)系式，
VI*(K1*C1+K2*C2+K3*C3+K4*C4)+C0*VL
= V*(C0+K1*C1+K2*C2+K3*C3+K4*C4)，
其中，當(dāng)Kl、K2、K3、K4導(dǎo)通時(shí)，KU Κ2、Κ3、Κ4取值為1，截止時(shí)取值為O。
根據(jù)上式分析，第一電容CO在上升的初始時(shí)刻，受開關(guān)電容電路500支路上第二電容放電影響，第一電容上CO的電壓快速改變一定的電壓變化量，其中電壓變化量AV =V-VL0若第一電容CO上的電壓波形即鋸齒波信號(hào)上升的最大值VH(第二閾值電壓)一定，Irefl對(duì)第一電容CO的充電能力不變，則鋸齒波從最低值VL上升到VH值的時(shí)間T_rise受電壓AV的影響，如果電壓Λ V越大，即開關(guān)電容電路500支路上K1、K2、K3、K4導(dǎo)通的個(gè)數(shù)較多，則上升時(shí)間T_rise越短，電壓AV越小，則上升時(shí)間T_rise越長(zhǎng)。鋸齒波從VH值變化到VL值時(shí)的下降時(shí)間T_fall固定不變，根據(jù)時(shí)鐘周期T = T_rise+T_fall可知，時(shí)鐘周期T是可變的，所以得到振蕩器100的工作頻率是可變的，控制好周期T的變化范圍即可實(shí)現(xiàn)頻率抖動(dòng)。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，電路中K1、K2、K3和K4的頻率分別對(duì)應(yīng)窄脈沖信號(hào)CLK的時(shí)鐘頻率的2分頻、16分頻、128分頻、512分頻，結(jié)合開關(guān)電容電路500的特點(diǎn)，即可得到如圖11所示的頻率抖動(dòng)規(guī)律趨勢(shì)示意圖,其中橫坐標(biāo)代表時(shí)間t,縱坐標(biāo)代表頻率幅值。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的頻率抖動(dòng)系統(tǒng)，在振蕩器輸出的振蕩頻率輸出信號(hào)上升的時(shí)亥Ij，利用開關(guān)電容電路向振蕩器的充放電電容周期性地加入不同的電荷量而改變充放電電容的電荷量，在振蕩器的振蕩頻率輸出信號(hào)的充電電流能力保持不變且振蕩頻率輸出信號(hào)上升的最大值一定的情況下，振蕩頻率輸出信號(hào)的上升時(shí)間就會(huì)隨著開關(guān)電容電路對(duì)充放電電容加入的電荷量的不同而變化，同時(shí)在電路中保持振蕩頻率輸出信號(hào)的下降時(shí)間不變。由于開關(guān)電源芯片的時(shí)鐘的周期為振蕩頻率輸出信號(hào)的上升時(shí)間和下降時(shí)間之和，則可知開關(guān)電源芯片的工作頻率按規(guī)定周期變化，從而可有效降低開關(guān)頻率高次諧波所造成的電磁干擾，而且可降低外圍應(yīng)用的成本，提高產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。此外，本發(fā)明實(shí)施例的頻率抖動(dòng)系統(tǒng)的內(nèi)部電路可使用基本的電路元件制作，實(shí)現(xiàn)方便，成本較低。
盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同限定。
權(quán)利要求
1.一種頻率抖動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，包括: 振蕩器，用于產(chǎn)生振蕩頻率輸出信號(hào)和反饋信號(hào)； 窄脈沖產(chǎn)生電路，所述窄脈沖產(chǎn)生電路與所述振蕩器的輸出端連接，用于根據(jù)所述反饋信號(hào)產(chǎn)生窄脈沖信號(hào)； 不相交疊時(shí)鐘產(chǎn)生電路，所述不相交疊時(shí)鐘產(chǎn)生電路與所述振蕩器的輸出端連接，用于根據(jù)所述反饋信號(hào)產(chǎn)生不相交疊的第一時(shí)鐘信號(hào)和第二時(shí)鐘信號(hào)； 邏輯控制電路，所述邏輯控制電路與所述窄脈沖產(chǎn)生電路的輸出端連接，用于根據(jù)所述窄脈沖信號(hào)生成多個(gè)開關(guān)信號(hào)；和 開關(guān)電容電路，所述開關(guān)電容電路分別與所述振蕩器、所述不相交疊時(shí)鐘電路、所述窄脈沖產(chǎn)生電路和所述邏輯控制電路連接，用于根據(jù)所述窄脈沖信號(hào)、第一時(shí)鐘信號(hào)、第二時(shí)鐘信號(hào)和多個(gè)開關(guān)信號(hào)控制所述振蕩頻率輸出信號(hào)的頻率在預(yù)定的范圍內(nèi)發(fā)生周期性的變化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頻率抖動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，所述振蕩器具體包括: 第一電容，所述第一電容與所述開關(guān)電容電路相連，輸出所述振蕩頻率輸出信號(hào)； 第一恒流源，所述第一恒流源與所述第一電容相連； 第二恒流源，所述第二恒流源通過(guò)開關(guān)與所述第一電容相連； 第一比較器，所述第一比較器的同相輸入端與第一閾值電壓相連，所述第一比較器的反相輸入端與所述第一恒流源相連； 第二比較器，所述第二比較器的同相輸入端與所述開關(guān)相連，所述第二比較器的反相輸入端與第二閾值電壓相連；和 RS觸發(fā)器，所述RS觸發(fā)器的R端與所述第一比較器的輸出端相連，所述RS觸發(fā)器的S端與所述第二比較器的輸出端相連，所述RS觸發(fā)器的輸出端分別與所述窄脈沖產(chǎn)生電路和所述開關(guān)相連以輸出所述反饋信號(hào)至所述窄脈沖產(chǎn)生電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頻率抖動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，所述振蕩器具體包括: 第三恒流源； MOS管，所述MOS管的漏極與所述第三恒流源相連； 第二電容，所述第二電容分別與所述MOS管的漏極和所述開關(guān)電容電路相連，輸出所述振蕩頻率輸出信號(hào)； 第三比較器，所述第三比較器的同相輸入端與所述第二電容相連，所述第三比較器的反相輸入端與第三閾值電壓相連，所述第三比較器的輸出端分別與所述MOS管的柵極和所述窄脈沖產(chǎn)生電路相連以輸出所述反饋信號(hào)至所述窄脈沖產(chǎn)生電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頻率抖動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，所述窄脈沖產(chǎn)生電路具體包括: 第一非門，所述第一非門的輸入端接收所述反饋信號(hào)； 延時(shí)電路，所述延時(shí)電路的一端與所述第一非門的輸出端相連，所述延時(shí)電路的另一端與第二非門的輸 入端相連； 第二非門，所述第二非門的輸入端與所述延時(shí)電路相連，所述第二非門的輸出端與第一與門相連；和 第一與門，所述第一與門的第一輸入端與所述第一非門的輸出端相連，所述第一與門的第二輸入端與所述第二非門的輸出端相連，所述第一與門的輸出端與所述邏輯控制電路相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頻率抖動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，所述不相交疊時(shí)鐘電路包括輸出所述第一時(shí)鐘信號(hào)的第一支路和輸出所述第二時(shí)鐘信號(hào)的第二支路，其中所述第一支路由第一與非門、第一反相器、第二反相器和第三反相器順次串聯(lián)而組成，所述第二支路由第四反相器、第二與非門、第五反相器、第六反相器和第七反相器順次串聯(lián)而組成，且所述第一與非門的第一輸入端接收所述反饋信號(hào)，所述第一與非門的第二輸入端與所述第六反相器的輸出端相連，所述第四反相器的輸入端接收所述反饋信號(hào)，所述第二與非門的第一輸入端與所述第四反相器的輸出端相連，所述第二與非門的第二輸入端與所述第二反相器的輸出端相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頻率抖動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，所述邏輯控制電路具體包括: 分頻器，用于根據(jù)所述窄脈沖信號(hào)生成多個(gè)不同頻率的時(shí)鐘信號(hào)；和 邏輯變換電路，所述邏輯變換電路與所述分頻器的輸出端相連，用于根據(jù)所述多個(gè)不同頻率的時(shí)鐘信號(hào)生成多個(gè)所述開關(guān)信號(hào)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、2或6所述的頻率抖動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，所述開關(guān)電容電路進(jìn)一步包括多個(gè)并聯(lián)的支路，其中每個(gè)支路包括順次串聯(lián)的第一開關(guān)管、第二開關(guān)管和第三開關(guān)管以及與所述第二開關(guān)管并聯(lián)的第三電容，且所述多個(gè)支路中的第三電容的電容值成預(yù)定的比例，所述多個(gè)并聯(lián)的支路的一端與參考電壓相連，所述多個(gè)并聯(lián)的支路的另一端通過(guò)一個(gè)第四開關(guān)管與所述振蕩器的第一電容相連，其中所述第一時(shí)鐘信號(hào)控制所述多個(gè)支路中的第一開關(guān)管的導(dǎo)通和關(guān)斷，所述第二時(shí)鐘信號(hào)控制所述多個(gè)支路中的第二開關(guān)管的導(dǎo)通和關(guān)斷，所述多個(gè)開關(guān)信號(hào)分別控制所述多個(gè)支路中的第三開關(guān)管的導(dǎo)通和關(guān)斷，所述窄脈沖信號(hào)控制所述第四開關(guān)管的導(dǎo)通和關(guān)斷。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的頻 率抖動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，所述支路的個(gè)數(shù)為至少兩個(gè)。
全文摘要
本發(fā)明提出一種頻率抖動(dòng)系統(tǒng)，包括振蕩器，用于產(chǎn)生振蕩頻率輸出信號(hào)和反饋信號(hào)；窄脈沖產(chǎn)生電路，與振蕩器的輸出端連接，用于根據(jù)反饋信號(hào)產(chǎn)生窄脈沖信號(hào)；不相交疊時(shí)鐘產(chǎn)生電路，與振蕩器的輸出端連接，用于根據(jù)反饋信號(hào)產(chǎn)生不相交疊的第一時(shí)鐘信號(hào)和第二時(shí)鐘信號(hào)；邏輯控制電路，與窄脈沖產(chǎn)生電路的輸出端連接，用于根據(jù)窄脈沖信號(hào)生成多個(gè)開關(guān)信號(hào)；和開關(guān)電容電路，分別與振蕩器、不相交疊時(shí)鐘電路、窄脈沖產(chǎn)生電路和邏輯控制電路連接，用于根據(jù)窄脈沖信號(hào)、第一時(shí)鐘信號(hào)、第二時(shí)鐘信號(hào)和多個(gè)開關(guān)信號(hào)控制振蕩頻率輸出信號(hào)的頻率發(fā)生抖動(dòng)。本發(fā)明的系統(tǒng)有效降低由于開關(guān)頻率高次諧波所造成的電磁干擾，并且降低了外圍應(yīng)用的成本。
文檔編號(hào)H02M1/44GK103138560SQ20111039317
公開日2013年6月5日 申請(qǐng)日期2011年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月1日
發(fā)明者林晉, 楊小華 申請(qǐng)人:比亞迪股份有限公司