无需振荡器的数字频率抖动电路运用实践
摘 要 一些滞环控制模式的开关电源中没有振荡器电路，因此无法使用的频率抖动方式降低EMI，而且现有的频率抖动电路的调制方式过于单一、抑制性能差，面对以上问题，本文讲了一种新型的无需振荡器的数字频率调动电路，在实际运行过程中，该电路具有可移植性好、调制方式多样化、结构简单等诸多的优点，本次研究中通过CMOS技术对该电路实施仿真分析，相关结果表明，振荡器的数字频率抖动电路对于系统EMI的降低具有积极的作用。
关键词 数字频率抖动;振荡器;EMI
中图分类号：TP202 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）22-0086-01
当今社会能源日趋紧张，对于能源的合理利用越来越得到重视。开关电源在生活中得到了大范围的推广，以其效率高、耗热量少而稳居市场。为了促使开关外围部件成本的降低，会不断的升高开关电源，这会导致高频开关波形中的谐波的增加，该谐波能够通过空间电磁场及传输线向外传播，从而就产生了大量传导和辐射干扰问题。
1 传统的频率抖动电路的简单介绍
在传统的频率抖动电路中，在晶体管MN1的栅极上加低频振荡器的输出三角波电压，这会促使MN1中的电流变化规律表现为：参照Ts的变化周期进行线性变化，在对其实施镜像处理之后，会使MP2中的电流表现出同样的变化规律，而IREF是一股恒定的电流，应用代数运算的方式开展MN2中的电流计算时，发现其变化也表现出相同的周期变化规律，其变化规律最终会被镜像到晶体管MN2与MN4中;开关S1与S2的控制是通过相反的信号来实现的，这会使得其充放电回路开展交替性的开启与管壁，比较基准电压VREF与电容两端电压，其所输出的一个方波信号Vo就是主振荡器的输出信号，对充放电的电流大小予以有效控制，就能够实现其频率大小的控制。
2 数字频率抖动电路
本次研究中的数字抖动电路其比较器PWM所输出的信号是方波信号IN，其固定的基准电压值为V1-V2K，通过选择之后所输出的电压信号是OUT，其中的Counter是一个N位的分频器模块，并且还包含有一个2k选1的数据选择器模块MUK，其结构图如图1所示。
图1 数字频率抖动电路
在本次选择中N取值为11，K取值为3，因此Counter为11位的分频器，MUK是8选1的数据选择器，这样规定的话，数据选择器输出的基准电压就为V1、V2、V3、V4、V5、V6、V7、V8，依据不同的电压调制方式，对其实施三角波的方式进行调制，V1、V2、V3、V4的电压值依次降低20mV，V5、V6、V7、V8的电压值以此增加20mV，其中保持V4与V5的电压值相同。
对上图的电路图的工作原理予以综合性的分析，在整个电力系统开展正常工作的过程中，其电感上的电流值不会出现突变，L1上的电流会表现出缓慢增加的特点，然后，RS采样电阻上的电流值也会缓慢增加，如果经过采样电阻上的电压超过一定值时，Current Sense电路的输出端的电压值会比数字频率输出抖动电路的电压值高，会引发比较器PWM出现翻转输出，输出电压值会表现出一个从低电平转化为高电平的过程，然后再通过驱动电路转化为低电平，功率管MO关断之后，随着RS上电流值的降低，其值下降至一定程度之后，会使得Current Sense模块所输出的电压值小于比较器，这种情况下，比较器的输出电压又会出现翻转，从高电平转化为低电平，然后再通过驱动电路转化为高电平，功率管开启之后，会促进电感上的电流值的增大，在该电路的整个工作过程中，起初D1、D2、D3端口的输出信号都是低电平，计数512次之后，D1端口的信号会转变为高电平，从而选择V2电压的输出，再开展一次循环之后，D2端口的信号转化为高电压，V3端口的电压信号通过八选一数据选择器输出，然后开展相应的推理工作，所以说数字频率抖动电路的输出端V0的输出电压状态是一个从降低到上升再到降低的不断循环的过程，在比较器实施高电压比较的过程中，将以512为一个系统周期，之后每隔一个周期出现一次变化，由于
其中，IL为电感电流，A为常系数。PWM比较器发生翻转时：
此时，因此系统电感电流最大值为：
由电感性质得开启时间，
所以系统频率，即电感电流IL的频率为：
这样系统的也以512为一周期也会发生一次变化，进而实现了系统频率的抖动，使谐波干扰能力分散，那么系统的EMI也得以降低。
3 电路仿真与验证
在此次电路设计中是采用CMOS工艺为背景，应用H spice 电路仿真软件来对数字频率抖动电路的电流滞环控制模式实施仿真验证，当其处于25摄氏度条件下时，其电感电流的主谐波会降低到6db左右，然后再从原有的一个尖峰扩频至两个尖峰，能够对谐波的干扰能量予以充分的分散。
4 结束语
无需振荡器的数字频率抖动电路具有可移植性好、结构简单、调制方式多样化等诸多的优点，这使得其在实际应用中具有广泛的应用，本文就主要对其结构及工作原理进行了简要分析，并对其进行了仿真验证。
参考文献
[1]苟超，刘德尚，周泽坤，等.一种无需振荡器的数字频率抖动电路及其应用[J].中国集成电路，2014（6）.
[2]李芊.采用频率抖动技术减小EMI[J].国外电子元器件，2010（12）.
下一篇：离子交换树脂吸附柠檬酸的研究