無需振蕩器的數字頻率抖動電路運用實踐

蔡建華

摘 要 一些滯環控制模式的開關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，而且現有的頻率抖動電路的調制方式過于單一、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字頻率調動電路，在實際運行過程中，該電路具有可移植性好、調制方式多樣化、結構簡單等諸多的優點，本次研究中通過CMOS技術對該電路實施仿真分析，相關結果表明，振蕩器的數字頻率抖動電路對于系統EMI的降低具有積極的作用。

關鍵詞 數字頻率抖動;振蕩器;EMI

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

當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、耗熱量少而穩居市場。為了促使開關外圍部件成本的降低，會不斷的升高開關電源，這會導致高頻開關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，從而就產生了大量傳導和輻射干擾問題。

1 傳統的頻率抖動電路的簡單介紹

在傳統的頻率抖動電路中，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中的電流變化規律表現為：參照Ts的變化周期進行線性變化，在對其實施鏡像處理之后，會使MP2中的電流表現出同樣的變化規律，而IREF是一股恒定的電流，應用代數運算的方式開展MN2中的電流計算時，發現其變化也表現出相同的周期變化規律，其變化規律最終會被鏡像到晶體管MN2與MN4中;開關S1與S2的控制是通過相反的信號來實現的，這會使得其充放電回路開展交替性的開啟與管壁，比較基準電壓VREF與電容兩端電壓，其所輸出的一個方波信號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，就能夠實現其頻率大小的控制。

2 數字頻率抖動電路

本次研究中的數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N位的分頻器模塊，并且還包含有一個2k選1的數據選擇器模塊MUK，其結構圖如圖1所示。

圖1 數字頻率抖動電路

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的數據選擇器，這樣規定的話，數據選擇器輸出的基準電壓就為V1、V2、V3、V4、V5、V6、V7、V8，依據不同的電壓調制方式，對其實施三角波的方式進行調制，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，在整個電力系統開展正常工作的過程中，其電感上的電流值不會出現突變，L1上的電流會表現出緩慢增加的特點，然后，RS采樣電阻上的電流值也會緩慢增加，如果經過采樣電阻上的電壓超過一定值時，Current Sense電路的輸出端的電壓值會比數字頻率輸出抖動電路的電壓值高，會引發比較器PWM出現翻轉輸出，輸出電壓值會表現出一個從低電平轉化為高電平的過程，然后再通過驅動電路轉化為低電平，功率管MO關斷之后，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翻轉，從高電平轉化為低電平，然后再通過驅動電路轉化為高電平，功率管開啟之后，會促進電感上的電流值的增大，在該電路的整個工作過程中，起初D1、D2、D3端口的輸出信號都是低電平，計數512次之后，D1端口的信號會轉變為高電平，從而選擇V2電壓的輸出，再開展一次循環之后，D2端口的信號轉化為高電壓，V3端口的電壓信號通過八選一數據選擇器輸出，然后開展相應的推理工作，所以說數字頻率抖動電路的輸出端V0的輸出電壓狀態是一個從降低到上升再到降低的不斷循環的過程，在比較器實施高電壓比較的過程中，將以512為一個系統周期，之后每隔一個周期出現一次變化，由于

其中，IL為電感電流，A為常系數。PWM比較器發生翻轉時：

此時，因此系統電感電流最大值為：

由電感性質得開啟時間，

所以系統頻率，即電感電流IL的頻率為：

這樣系統的也以512為一周期也會發生一次變化，進而實現了系統頻率的抖動，使諧波干擾能力分散，那么系統的EMI也得以降低。

3 電路仿真與驗證

在此次電路設計中是采用CMOS工藝為背景，應用H spice 電路仿真軟件來對數字頻率抖動電路的電流滯環控制模式實施仿真驗證，當其處于25攝氏度條件下時，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尖峰擴頻至兩個尖峰，能夠對諧波的干擾能量予以充分的分散。

4 結束語

無需振蕩器的數字頻率抖動電路具有可移植性好、結構簡單、調制方式多樣化等諸多的優點，這使得其在實際應用中具有廣泛的應用，本文就主要對其結構及工作原理進行了簡要分析，并對其進行了仿真驗證。

參考文獻

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

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

摘 要 一些滯環控制模式的開關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，而且現有的頻率抖動電路的調制方式過于單一、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字頻率調動電路，在實際運行過程中，該電路具有可移植性好、調制方式多樣化、結構簡單等諸多的優點，本次研究中通過CMOS技術對該電路實施仿真分析，相關結果表明，振蕩器的數字頻率抖動電路對于系統EMI的降低具有積極的作用。

關鍵詞 數字頻率抖動;振蕩器;EMI

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

當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、耗熱量少而穩居市場。為了促使開關外圍部件成本的降低，會不斷的升高開關電源，這會導致高頻開關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，從而就產生了大量傳導和輻射干擾問題。

1 傳統的頻率抖動電路的簡單介紹

在傳統的頻率抖動電路中，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中的電流變化規律表現為：參照Ts的變化周期進行線性變化，在對其實施鏡像處理之后，會使MP2中的電流表現出同樣的變化規律，而IREF是一股恒定的電流，應用代數運算的方式開展MN2中的電流計算時，發現其變化也表現出相同的周期變化規律，其變化規律最終會被鏡像到晶體管MN2與MN4中;開關S1與S2的控制是通過相反的信號來實現的，這會使得其充放電回路開展交替性的開啟與管壁，比較基準電壓VREF與電容兩端電壓，其所輸出的一個方波信號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，就能夠實現其頻率大小的控制。

2 數字頻率抖動電路

本次研究中的數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N位的分頻器模塊，并且還包含有一個2k選1的數據選擇器模塊MUK，其結構圖如圖1所示。

圖1 數字頻率抖動電路

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的數據選擇器，這樣規定的話，數據選擇器輸出的基準電壓就為V1、V2、V3、V4、V5、V6、V7、V8，依據不同的電壓調制方式，對其實施三角波的方式進行調制，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，在整個電力系統開展正常工作的過程中，其電感上的電流值不會出現突變，L1上的電流會表現出緩慢增加的特點，然后，RS采樣電阻上的電流值也會緩慢增加，如果經過采樣電阻上的電壓超過一定值時，Current Sense電路的輸出端的電壓值會比數字頻率輸出抖動電路的電壓值高，會引發比較器PWM出現翻轉輸出，輸出電壓值會表現出一個從低電平轉化為高電平的過程，然后再通過驅動電路轉化為低電平，功率管MO關斷之后，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翻轉，從高電平轉化為低電平，然后再通過驅動電路轉化為高電平，功率管開啟之后，會促進電感上的電流值的增大，在該電路的整個工作過程中，起初D1、D2、D3端口的輸出信號都是低電平，計數512次之后，D1端口的信號會轉變為高電平，從而選擇V2電壓的輸出，再開展一次循環之后，D2端口的信號轉化為高電壓，V3端口的電壓信號通過八選一數據選擇器輸出，然后開展相應的推理工作，所以說數字頻率抖動電路的輸出端V0的輸出電壓狀態是一個從降低到上升再到降低的不斷循環的過程，在比較器實施高電壓比較的過程中，將以512為一個系統周期，之后每隔一個周期出現一次變化，由于

其中，IL為電感電流，A為常系數。PWM比較器發生翻轉時：

此時，因此系統電感電流最大值為：

由電感性質得開啟時間，

所以系統頻率，即電感電流IL的頻率為：

這樣系統的也以512為一周期也會發生一次變化，進而實現了系統頻率的抖動，使諧波干擾能力分散，那么系統的EMI也得以降低。

3 電路仿真與驗證

在此次電路設計中是采用CMOS工藝為背景，應用H spice 電路仿真軟件來對數字頻率抖動電路的電流滯環控制模式實施仿真驗證，當其處于25攝氏度條件下時，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尖峰擴頻至兩個尖峰，能夠對諧波的干擾能量予以充分的分散。

4 結束語

無需振蕩器的數字頻率抖動電路具有可移植性好、結構簡單、調制方式多樣化等諸多的優點，這使得其在實際應用中具有廣泛的應用，本文就主要對其結構及工作原理進行了簡要分析，并對其進行了仿真驗證。

參考文獻

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

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

摘 要 一些滯環控制模式的開關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，而且現有的頻率抖動電路的調制方式過于單一、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字頻率調動電路，在實際運行過程中，該電路具有可移植性好、調制方式多樣化、結構簡單等諸多的優點，本次研究中通過CMOS技術對該電路實施仿真分析，相關結果表明，振蕩器的數字頻率抖動電路對于系統EMI的降低具有積極的作用。

關鍵詞 數字頻率抖動;振蕩器;EMI

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

當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、耗熱量少而穩居市場。為了促使開關外圍部件成本的降低，會不斷的升高開關電源，這會導致高頻開關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，從而就產生了大量傳導和輻射干擾問題。

1 傳統的頻率抖動電路的簡單介紹

在傳統的頻率抖動電路中，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中的電流變化規律表現為：參照Ts的變化周期進行線性變化，在對其實施鏡像處理之后，會使MP2中的電流表現出同樣的變化規律，而IREF是一股恒定的電流，應用代數運算的方式開展MN2中的電流計算時，發現其變化也表現出相同的周期變化規律，其變化規律最終會被鏡像到晶體管MN2與MN4中;開關S1與S2的控制是通過相反的信號來實現的，這會使得其充放電回路開展交替性的開啟與管壁，比較基準電壓VREF與電容兩端電壓，其所輸出的一個方波信號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，就能夠實現其頻率大小的控制。

2 數字頻率抖動電路

本次研究中的數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N位的分頻器模塊，并且還包含有一個2k選1的數據選擇器模塊MUK，其結構圖如圖1所示。

圖1 數字頻率抖動電路

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的數據選擇器，這樣規定的話，數據選擇器輸出的基準電壓就為V1、V2、V3、V4、V5、V6、V7、V8，依據不同的電壓調制方式，對其實施三角波的方式進行調制，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，在整個電力系統開展正常工作的過程中，其電感上的電流值不會出現突變，L1上的電流會表現出緩慢增加的特點，然后，RS采樣電阻上的電流值也會緩慢增加，如果經過采樣電阻上的電壓超過一定值時，Current Sense電路的輸出端的電壓值會比數字頻率輸出抖動電路的電壓值高，會引發比較器PWM出現翻轉輸出，輸出電壓值會表現出一個從低電平轉化為高電平的過程，然后再通過驅動電路轉化為低電平，功率管MO關斷之后，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翻轉，從高電平轉化為低電平，然后再通過驅動電路轉化為高電平，功率管開啟之后，會促進電感上的電流值的增大，在該電路的整個工作過程中，起初D1、D2、D3端口的輸出信號都是低電平，計數512次之后，D1端口的信號會轉變為高電平，從而選擇V2電壓的輸出，再開展一次循環之后，D2端口的信號轉化為高電壓，V3端口的電壓信號通過八選一數據選擇器輸出，然后開展相應的推理工作，所以說數字頻率抖動電路的輸出端V0的輸出電壓狀態是一個從降低到上升再到降低的不斷循環的過程，在比較器實施高電壓比較的過程中，將以512為一個系統周期，之后每隔一個周期出現一次變化，由于

其中，IL為電感電流，A為常系數。PWM比較器發生翻轉時：

此時，因此系統電感電流最大值為：

由電感性質得開啟時間，

所以系統頻率，即電感電流IL的頻率為：

這樣系統的也以512為一周期也會發生一次變化，進而實現了系統頻率的抖動，使諧波干擾能力分散，那么系統的EMI也得以降低。

3 電路仿真與驗證

在此次電路設計中是采用CMOS工藝為背景，應用H spice 電路仿真軟件來對數字頻率抖動電路的電流滯環控制模式實施仿真驗證，當其處于25攝氏度條件下時，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尖峰擴頻至兩個尖峰，能夠對諧波的干擾能量予以充分的分散。

4 結束語

無需振蕩器的數字頻率抖動電路具有可移植性好、結構簡單、調制方式多樣化等諸多的優點，這使得其在實際應用中具有廣泛的應用，本文就主要對其結構及工作原理進行了簡要分析，并對其進行了仿真驗證。

參考文獻

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

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