專利名稱：一種用于開關(guān)電源的頻率抖動電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種用于開關(guān)電源的頻率抖動電路。
背景技術(shù)：
隨著能源的日趨緊張，對能源如何進行合理的利用越來越被提上了日程。開關(guān)電源以其效率高，熱耗小的優(yōu)點得到了廣泛的應(yīng)用。大多數(shù)電器設(shè)備諸如家電、手持電子設(shè)備、工控設(shè)備都采用開關(guān)電源變換器作為其電源解決方案。作為開關(guān)電源系統(tǒng)，一個逃離不開的問題是其采用時鐘作為能量搬移的手段，因此電磁干擾是開關(guān)電源系統(tǒng)需要關(guān)注的一個問題。通常，開關(guān)電源變換器的大部分能量集中在開關(guān)頻率的基波頻率和低次諧波頻率處，并在這些頻率處形成輻射峰。為了降低開關(guān)電源芯片片外電磁干擾濾波器的設(shè)計難度， 通常在開關(guān)電源芯片內(nèi)部采用相關(guān)的設(shè)計方法來減小電磁干擾。目前比較常采用的降低電磁干擾的方法為頻率抖動。頻率抖動的核心思想是將輻射的能量從分立狀態(tài)擴展到一個相對連續(xù)的狀態(tài)，從而降低能量輻射峰值。未采用頻率抖動方法的時鐘頻譜如圖1中101所示，采用頻率抖動方法的時鐘頻譜如圖2中102所示。目前常采用的頻率抖動電路分為數(shù)字控制和模擬控制。圖3是一種現(xiàn)有的數(shù)字控制的頻率抖動電路。該電路包含計數(shù)器201，數(shù)模轉(zhuǎn)換器202，振蕩器203。振蕩器提供計數(shù)器計數(shù)脈沖。計數(shù)器從000···00到111 "11然后到00(>"00的周期計數(shù)。計數(shù)器的輸出提供給數(shù)模轉(zhuǎn)換器，產(chǎn)生一個周期性的三角波產(chǎn)生。數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出控制振蕩器產(chǎn)生抖動的頻率輸出。這種頻率抖動電路的缺點是計數(shù)器數(shù)量較多，而且采用數(shù)模轉(zhuǎn)換器，需要占用很大的芯片面積。如果希望抖動頻率具有較好的連續(xù)性，需要采用更大計數(shù)位數(shù)的計數(shù)器，這更進一步增大了芯片面積。模擬控制的頻率抖動電路常采用開關(guān)電容方式產(chǎn)生一個低頻的三角波。對于圖4 所示的301方式產(chǎn)生低頻三角波。由于電容306和電容307充放電成對數(shù)關(guān)系，所產(chǎn)生的三角波為一個近似的三角波。為了實現(xiàn)較連續(xù)的低頻的三角波，通常需要較大的電容比。對于圖5所示的302方式，為了實現(xiàn)低頻三角波，需要實現(xiàn)窄脈沖，窄脈沖控制開關(guān)對電容進行充放電，三角波的頻率精度會受到影響。對于上述的兩種方式，都無法避免開關(guān)303，304， 305的溝道電荷對三角波頻率精度的影響。傳統(tǒng)的頻率抖動電路的頻率抖動范圍為一個固定值。在負載較重的情況下，開關(guān)電源的頻率較高，此時頻率抖動范圍與開關(guān)電源的頻率的比值較小，頻譜擴展的效果不太好。在負載較輕的情況下，開關(guān)電源的頻率較低，此時頻率抖動范圍與開關(guān)電源的頻率的比值較大，系統(tǒng)穩(wěn)定性受到影響。因此，為了改進傳統(tǒng)頻率抖動電路的不足。有必要設(shè)計一種更優(yōu)化的頻率抖動電路以解決上述問題。

實用新型內(nèi)容本實用新型提供的一種用于開關(guān)電源的頻率抖動電路，系統(tǒng)穩(wěn)定性好，頻率抖動精度尚°為了達到上述目的，本實用新型提供一種用于開關(guān)電源的頻率抖動電路，包含電路連接的反饋電壓處理電路、差分三角波產(chǎn)生電路、差分轉(zhuǎn)單端電路、壓控振蕩器。所述反饋電壓處理電路的輸入端接反饋電壓，輸出端連接差分三角波產(chǎn)生電路、 差分轉(zhuǎn)單端電路、壓控振蕩器；所述差分三角波產(chǎn)生電路的輸出端連接差分轉(zhuǎn)單端電路； 所述差分轉(zhuǎn)單端電路的輸出端連接壓控振蕩器；所述壓控振蕩器的輸出端連接差分三角波產(chǎn)生電路，且壓控振蕩器的輸出端輸出時鐘信號。所述的反饋電壓處理電路通過檢測反饋電壓，來判斷開關(guān)電源的負載狀態(tài)，從而調(diào)節(jié)差分三角波的頻率抖動范圍。所述的差分三角波產(chǎn)生電路產(chǎn)生一個對工藝影響、開關(guān)的非理想效應(yīng)不敏感的差分三角波輸出。所述的差分轉(zhuǎn)單端電路將差分三角波轉(zhuǎn)換成一個周期性抖動的電壓輸出。所述的壓控振蕩器產(chǎn)生一個頻率與輸入成比例的方波輸出，同時壓控振蕩器的輸出驅(qū)動差分三角波產(chǎn)生電路。所述的反饋電壓處理電路包含電路連接的第一比較器、第二比較器、第一或非門、 第二或非門、第一開關(guān)、第二開關(guān)、第三開關(guān)和反相器。所述反饋電壓處理電路的輸入包含系統(tǒng)反饋電壓，閾值5和閾值6。當(dāng)系統(tǒng)反饋電壓大于閾值5電壓時，第一開關(guān)閉合，第二開關(guān)、第三開關(guān)斷開，反饋電壓處理電路的輸出等于閾值5的電壓；當(dāng)系統(tǒng)反饋電壓小于閾值5電壓，并且系統(tǒng)反饋電壓大于閾值6電壓時，第二開關(guān)閉合，第一開關(guān)、第三開關(guān)斷開，反饋電壓處理電路的輸出等于系統(tǒng)反饋電壓；當(dāng)系統(tǒng)反饋電壓小于閾值6電壓時，第三開關(guān)閉合，第一開關(guān)、第二開關(guān)斷開，反饋電壓處理電路的輸出等于閾值6的電壓。所述的反饋電壓處理電路中的第一比較器和第二比較器都包含電路連接的電流源、第一晶體管、第二晶體管、第三晶體管、第四晶體管、第五晶體管、第六晶體管。所述的第一晶體管和第二晶體管為共源極的差分對管，其源極與電流源相連，第一晶體管的漏極與第三晶體管和第四晶體管的漏極相連，第二晶體管的漏極與第五晶體管和第六晶體管的漏極相連。第三晶體管和第五晶體管的柵極連接第一晶體管的漏極。第四晶體管和第六晶體管的柵極接連第二晶體管的漏極。所述的差分三角波產(chǎn)生電路包含電路連接的四相非交疊時鐘產(chǎn)生電路，全差分開關(guān)電容積分器和積分翻轉(zhuǎn)邏輯電路。四相非交疊時鐘產(chǎn)生電路產(chǎn)生四相與輸入時鐘存在頻率和相位關(guān)系的四相不重疊時鐘。全差分開關(guān)電容積分器在四相不重疊時鐘和第一翻轉(zhuǎn)控制時鐘、第二翻轉(zhuǎn)控制時鐘的驅(qū)動下，以一定的周期進行正向、反向積分。積分翻轉(zhuǎn)邏輯電路根據(jù)全差分開關(guān)電容積分器的一端輸出產(chǎn)生第一翻轉(zhuǎn)控制時鐘、第二翻轉(zhuǎn)控制時鐘。所述的全差分開關(guān)電容積分器包含電路連接的第一開關(guān)、第二開關(guān)、第三開關(guān)、 第四開關(guān)、第五開關(guān)、第六開關(guān)、第七開關(guān)、第八開關(guān)、第九開關(guān)、第十開關(guān)、第十一開關(guān)、第十二開關(guān)、第一電容、第二電容、第三電容、第四電容和全差分運算放大器。第一非交疊時鐘控制第五開關(guān)和第六開關(guān)，第二非交疊時鐘控制第七開關(guān)和第八開關(guān)，第三非交疊時鐘控制第九開關(guān)和第十開關(guān)，第四非交疊時鐘控制第十一開關(guān)和第十二開關(guān)。當(dāng)非交疊時鐘為高電平時，對應(yīng)的所控制的開關(guān)閉合。當(dāng)非交疊時鐘為低電平時，對應(yīng)的所控制的開關(guān)斷開。
5[0020]所述的積分翻轉(zhuǎn)邏輯電路包含電路連接的第一比較器、第二比較器、RS觸發(fā)器、第
一反相器、第二反相器。所述第一比較器的正輸入端和第二比較器的負輸入端連接來自全差分開關(guān)電容積分器的三角波電壓信號。第一比較器的負輸入端連接電壓VF+K*VF，第二比較器的正輸入端連接電壓VF-K*VF。第一比較器的輸出接RS觸發(fā)器的R端，第二比較器的輸出接RS觸發(fā)器的S端。RS觸發(fā)器的輸出接第一反相器的輸入，第一反相器的輸出接第二反相器的輸入。第一反相器的輸出為第一翻轉(zhuǎn)控制時鐘，第二反相器的輸出為第二翻轉(zhuǎn)控制時鐘。電壓VF+K*VF和電壓VF-K*VF為全差分開關(guān)電容積分器的積分上限和積分下限。全差分開關(guān)電容積分器和積分翻轉(zhuǎn)邏輯電路組成閉合的負反饋環(huán)路。通過負反饋環(huán)路的調(diào)節(jié)，全差分開關(guān)電容積分器在正向積分和反向積分之間周期切換。在反向積分環(huán)節(jié)中，積分翻轉(zhuǎn)邏輯電路的輸入的電壓線性增加，當(dāng)達到上限時，觸發(fā)RS觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，第一翻轉(zhuǎn)控制時鐘從低電平變?yōu)楦唠娖?，第二翻轉(zhuǎn)控制時鐘從高電平變?yōu)榈碗娖剑M入正向積分環(huán)節(jié)。在正向積分環(huán)節(jié)中，積分翻轉(zhuǎn)邏輯電路的輸入的電壓線性減小，當(dāng)達到下限時，觸發(fā)RS觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，第一翻轉(zhuǎn)控制時鐘從高電平變?yōu)榈碗娖剑诙D(zhuǎn)控制時鐘從低電平變?yōu)楦唠娖?，進入反向積分環(huán)節(jié)。所述的差分轉(zhuǎn)單端電路包含電路連接的第一電阻、第二電阻、第三電阻、第四電阻和運算放大器。第一電阻、第二電阻的一端連接差分轉(zhuǎn)單端電路的正負輸入。第一電阻的另一端和第三電阻的一端接運算放大器的的負輸入端。第三電阻的另一端與運算放大器的輸出端相連。第二電阻的另一端和第四電阻的一端接運算放大器的正端。第四電阻的另一端連接來自反饋電壓處理電路的輸出。所述的壓控振蕩器包含電路連接的壓控電流源、第一開關(guān)，第二開關(guān)，第三開關(guān)， 第四開關(guān)，第一電容，第二電容，第一比較器，第二比較器，第一反相器，第二反相器和RS觸發(fā)器。所述的壓控電流源產(chǎn)生兩支與差分轉(zhuǎn)單端電路輸出的控制電壓VC成比例的電流。壓控振蕩器中第一支電流經(jīng)過第一開關(guān)與第一電容正端相連。第一電容的負端接地。第一電容的正端經(jīng)過第三開關(guān)接地。壓控振蕩器中第二支電流經(jīng)過第二開關(guān)與第二電容正端相連。第二電容的負端接地。第二電容的正端經(jīng)過第四開關(guān)接地。第一電容和第二電容的正端分別接第一比較器和第二比較器的正端。第一比較器和第二比較器的負端接來自反饋電壓處理電路的輸出。第一比較器和第二比較器的輸出接RS觸發(fā)器的R端、S端。 RS觸發(fā)器的輸出接第一反相器的輸入。第一反相器的輸出接第二反相器的輸入。第一反相器的輸出為第一控制信號。第二反相器的輸出為第二控制信號。當(dāng)?shù)谝豢刂菩盘枮楦唠娖綍r，第二開關(guān)，第三開關(guān)閉合。當(dāng)?shù)谝豢刂菩盘枮榈碗娖綍r，第二開關(guān)，第三開關(guān)斷開。當(dāng)?shù)诙刂菩盘枮楦唠娖綍r，第一開關(guān)、第四開關(guān)閉合。當(dāng)?shù)诙刂菩盘枮榈碗娖綍r，第一開關(guān)、 第四開關(guān)斷開。本實用新型的優(yōu)點表現(xiàn)在一方面，不需要上下計數(shù)器和數(shù)模轉(zhuǎn)換器，節(jié)省了芯片版圖面積，通過調(diào)節(jié)全差分開關(guān)電容積分器的采樣電容和積分電容的比例以及輸入?yún)⒖茧妷褐?，可以方便的改變差分三角波的連續(xù)程度。另一方面，通過設(shè)計差分三角波產(chǎn)生電路， 消除了因為開關(guān)非理想效應(yīng)帶來的頻率抖動周期的偏差，提高了在降低芯片電磁干擾方面的一致性。最后，通過系統(tǒng)反饋電壓處理電路，自動檢測負載狀況，自適應(yīng)調(diào)節(jié)頻率抖動電路的輸出頻率和頻率抖動量，在降低芯片電磁干擾和維持系統(tǒng)穩(wěn)定保持很好的折中。
圖1是背景技術(shù)中未采用頻率抖動方法的時鐘頻譜；圖2是背景技術(shù)中采用頻率抖動方法后的時鐘頻譜；圖3是背景技術(shù)中數(shù)字控制方式的頻率抖動電路系統(tǒng)；圖4和圖5是背景技術(shù)中模擬控制方式的頻率抖動電路系統(tǒng)；圖6是本實用新型的用于開關(guān)電源的頻率抖動電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是本實用新型的反饋電壓處理電路的電路圖；圖8是本實用新型的反饋電壓處理電路輸出波形與負載狀態(tài)關(guān)系曲線；圖9是本實用新型的差分三角波產(chǎn)生電路的結(jié)構(gòu)示意圖；圖10是本實用新型的四相非交疊時鐘輸出波形圖；圖11是本實用新型的全差分開關(guān)電容積分器的電路圖；圖12是本實用新型的積分翻轉(zhuǎn)邏輯電路的電路圖；圖13和圖14是本實用新型的四相非交疊時鐘產(chǎn)生電路的電路圖；圖15是本實用新型的差分轉(zhuǎn)單端電路的電路圖；圖16是本實用新型的壓控振蕩器的電路圖；圖17是本實用新型的壓控振蕩器V1、V2、Q3和Q4的波形圖；圖18是本實用新型的比較器的電路圖；圖19是本實用新型的用于開關(guān)電源的頻率抖動電路時鐘輸出的平均頻率與負載狀態(tài)關(guān)系曲線；圖20是本實用新型的用于開關(guān)電源的頻率抖動電路的頻率抖動范圍和時鐘輸出的平均頻率的比值與負載狀態(tài)關(guān)系曲線。
具體實施方式
以下根據(jù)圖6 圖20，具體說明本實用新型的較佳實施例如圖6所示，是本實用新型的用于開關(guān)電源的頻率抖動電路結(jié)構(gòu)示意圖，該頻率抖動電路包含電路連接的反饋電壓處理電路401、差分三角波產(chǎn)生電路402、差分轉(zhuǎn)單端電路403、壓控振蕩器404。所述反饋電壓處理電路401的輸入端接反饋電壓，輸出端連接差分三角波產(chǎn)生電路402、差分轉(zhuǎn)單端電路403、壓控振蕩器404 ；所述差分三角波產(chǎn)生電路402的輸出端連接差分轉(zhuǎn)單端電路403 ；所述差分轉(zhuǎn)單端電路403的輸出端連接壓控振蕩器404 ；所述壓控振蕩器404的輸出端連接差分三角波產(chǎn)生電路402，且壓控振蕩器404的輸出端輸出時鐘信號。所述的反饋電壓處理電路401通過檢測反饋電壓，來判斷開關(guān)電源的負載狀態(tài)， 從而調(diào)節(jié)差分三角波的頻率抖動范圍。所述的差分三角波產(chǎn)生電路402產(chǎn)生一個對工藝影響、開關(guān)的非理想效應(yīng)不敏感的差分三角波輸出。所述的差分轉(zhuǎn)單端電路403將差分三角波轉(zhuǎn)換成一個周期性抖動的電壓輸出。所述的壓控振蕩器404產(chǎn)生一個頻率與輸入成比例的方波輸出，同時壓控振蕩器404的輸出驅(qū)動差分三角波產(chǎn)生電路402。[0049]如圖7所示，所述的反饋電壓處理電路401包含電路連接的第一比較器1101、第二比較器1102、第一或非門1104、第二或非門1105、第一開關(guān)1106、第二開關(guān)1107、第三開關(guān) 1108和反相器1103。所述反饋電壓處理電路的輸入包含系統(tǒng)反饋電壓VFB，閾值5 vth5和閾值6 vth6。當(dāng)系統(tǒng)反饋電壓VFB大于閾值5電壓vth5時，第一開關(guān)1106閉合，第二開關(guān)1107、 第三開關(guān)1108斷開，反饋電壓處理電路401的輸出VF等于閾值5的電壓vth5 ；當(dāng)系統(tǒng)反饋電壓VFB小于閾值5電壓vth5，并且系統(tǒng)反饋電壓VFB大于閾值6電壓vth6時，第二開關(guān)1107閉合，第一開關(guān)1106、第三開關(guān)1108斷開，反饋電壓處理電路401的輸出VF等于系統(tǒng)反饋電壓VFB ；當(dāng)系統(tǒng)反饋電壓VFB小于閾值6電壓vth6時，第三開關(guān)1108閉合，第一開關(guān)1106、第二開關(guān)1107斷開，反饋電壓處理電路401的輸出VF等于閾值6的電壓vth6。 反饋電壓處理電路401的輸出VF波形在不同負載情況下的波形如圖8所示。如圖18所示，所述的反饋電壓處理電路401中的第一比較器1101和第二比較器 1102都包含電路連接的電流源1301、第一晶體管1302、第二晶體管1303、第三晶體管1304、 第四晶體管1305、第五晶體管1306、第六晶體管1307。所述的第一晶體管1302和第二晶體管1303為共源極的差分對管，其源極與電流源1301相連，第一晶體管1302的漏極與第三晶體管1304和第四晶體管1305的漏極相連， 第二晶體管1303的漏極與第五晶體管1306和第六晶體管1307的漏極相連。第三晶體管 1304和第五晶體管1306的柵極連接第一晶體管1302的漏極。第四晶體管1305和第六晶體管1307的柵極接連第二晶體管1303的漏極。如圖9所示，所述的差分三角波產(chǎn)生電路包含電路連接的四相非交疊時鐘產(chǎn)生電路501，全差分開關(guān)電容積分器502和積分翻轉(zhuǎn)邏輯電路503。四相非交疊時鐘產(chǎn)生電路501產(chǎn)生四相與輸入時鐘存在頻率和相位關(guān)系的四相不重疊時鐘P1、P2、P3和P4。全差分開關(guān)電容積分器502在四相不重疊時鐘P1、P2、P3、P4 和第一翻轉(zhuǎn)控制時鐘Q1、第二翻轉(zhuǎn)控制時鐘Q2的驅(qū)動下，以一定的周期進行正向、反向積分。積分翻轉(zhuǎn)邏輯電路503根據(jù)全差分開關(guān)電容積分器502的一端輸出產(chǎn)生第一翻轉(zhuǎn)控制時鐘Q1、第二翻轉(zhuǎn)控制時鐘Q2。四相不重疊時鐘的相位關(guān)系如圖10所示，輸出的第一節(jié)拍的第一相時鐘的下降沿超前第一節(jié)拍的第二相時鐘的下降沿ΔΤ1時間。第一節(jié)拍的第二相時鐘的下降沿超前第一節(jié)拍的第三相時鐘上升沿ΔΤ2時間。第一節(jié)拍的第二相時鐘的下降沿超前第一節(jié)拍的第四相時鐘上升沿ΔΤ3時間。第一節(jié)拍的第三相時鐘下降沿超前第一節(jié)拍的第四相時鐘下降沿ΔΤ4時間。第一節(jié)拍的第四相時鐘下降沿超前第二節(jié)拍的第一相時鐘ΔΤ5時間。 第一節(jié)拍的第四相時鐘下降沿超前第二節(jié)拍的第二相時鐘ΔΤ6時間。如圖13所示，為四相非交疊時鐘產(chǎn)生電路501的第一實施例，該四相非交疊時鐘產(chǎn)生電路501包含電路連接的反相器1401、第一或非門1402、第二或非門1403、第一延遲單元1404、第二延遲單元1405、第三延遲單元1406和第四延遲單元1407。輸入時鐘為CLK， 輸出的四相不重疊時鐘為第一四相不重疊時鐘P1、第二四相不重疊時鐘P2、第三四相不重疊時鐘P3、第四四相不重疊時鐘P4。如圖14所示，為四相非交疊時鐘產(chǎn)生電路501的第二實施實例，該四相非交疊時鐘產(chǎn)生電路501包含電路連接的分頻器1501、反相器1502、第一或非門1503、第二或非門1504、第一延遲單元1505、第二延遲單元1506、第三延遲單元1507、第四延遲單元1508、第五延遲單元1509、第六延遲單元1510。輸入時鐘為CLK，輸出的四相不重疊時鐘為第一四相不重疊時鐘P1、第二四相不重疊時鐘P2、第三四相不重疊時鐘P3、第四四相不重疊時鐘 P4。如圖11所示，所述的全差分開關(guān)電容積分器502包含電路連接的第一開關(guān)701、第二開關(guān)702、第三開關(guān)703、第四開關(guān)704、第五開關(guān)705、第六開關(guān)706、第七開關(guān)707、第八開關(guān)708、第九開關(guān)709、第十開關(guān)710、第i^一開關(guān)711、第十二開關(guān)712、第一電容713、第二電容714、第三電容715、第四電容716和全差分運算放大器717。第一輸入電壓VI、第二輸入電壓V2、第三輸入電壓V3三者的關(guān)系為V3-V1=V1-V2。第一非交疊時鐘Pl控制第五開關(guān)705和第六開關(guān)706，第二非交疊時鐘P2控制第七開關(guān)707和第八開關(guān)708，第三非交疊時鐘P3控制第九開關(guān)709和第十開關(guān)710，第四非交疊時鐘P4控制第十一開關(guān)711和第十二開關(guān)712。當(dāng)非交疊時鐘為高電平時，對應(yīng)的所控制的開關(guān)閉合。當(dāng)非交疊時鐘為低電平時，對應(yīng)的所控制的開關(guān)斷開。當(dāng)時鐘Pl和時鐘 P2為高電平時，第五、第六、第七、第八開關(guān)閉合，對第一、第二電容充電。接下來在時鐘P3 和時鐘P4控制下，第九開關(guān)、第十開關(guān)、第十一開關(guān)、第十二開關(guān)閉合，存儲在第一、第二電容的電荷轉(zhuǎn)移到第三、第四電容。時鐘Pl超前時鐘P2關(guān)閉，只有第五開關(guān)705和第六開關(guān) 706的溝道電荷對第一、二電容存在電荷貢獻。根據(jù)全差分放大器的特性，在負反饋作用下， 節(jié)點A和節(jié)點B的電壓為VI。由于第五開關(guān)705和第六開關(guān)706是對稱的開關(guān)，因此第五開關(guān)705和第六開關(guān)706對第一、二電容的影響是共模影響。同理，第九開關(guān)709和第十開關(guān)710對第三、四電容的影響也是共模影響。根據(jù)全差分放大器的特性，共模影響不會對差分三角波的輸出帶來影響。如圖12所示，所述的積分翻轉(zhuǎn)邏輯電路503包含電路連接的第一比較器801、第二比較器802、RS觸發(fā)器803、第一反相器804、第二反相器805。所述第一比較器801的正輸入端和第二比較器802的負輸入端連接來自全差分開關(guān)電容積分器502的三角波電壓信號。第一比較器801的負輸入端連接電壓VF+K*VF，第二比較器802的正輸入端連接電壓VF-K*VF。第一比較器801的輸出接RS觸發(fā)器803的R 端，第二比較器802的輸出接RS觸發(fā)器803的S端。RS觸發(fā)器803的輸出接第一反相器 804的輸入，第一反相器804的輸出接第二反相器805的輸入。第一反相器804的輸出為第一翻轉(zhuǎn)控制時鐘Ql，第二反相器805的輸出為第二翻轉(zhuǎn)控制時鐘Q2。電壓VF+K*VF和電壓 VF-K^VF為全差分開關(guān)電容積分器的積分上限和積分下限。全差分開關(guān)電容積分器502和積分翻轉(zhuǎn)邏輯電路503組成閉合的負反饋環(huán)路。通過負反饋環(huán)路的調(diào)節(jié)，全差分開關(guān)電容積分器502在正向積分和反向積分之間周期切換。在反向積分環(huán)節(jié)中，積分翻轉(zhuǎn)邏輯電路 503的輸入的電壓線性增加，當(dāng)達到上限時，觸發(fā)RS觸發(fā)器803翻轉(zhuǎn)，第一翻轉(zhuǎn)控制時鐘Ql 從低電平變?yōu)楦唠娖?，第二翻轉(zhuǎn)控制時鐘Q2從高電平變?yōu)榈碗娖剑M入正向積分環(huán)節(jié)。在正向積分環(huán)節(jié)中，積分翻轉(zhuǎn)邏輯電路503的輸入的電壓線性減小，當(dāng)達到下限時，觸發(fā)RS觸發(fā)器803翻轉(zhuǎn)，第一翻轉(zhuǎn)控制時鐘Ql從高電平變?yōu)榈碗娖?，第二翻轉(zhuǎn)控制時鐘Q2從低電平變?yōu)楦唠娖?，進入反向積分環(huán)節(jié)。所述的差分三角波產(chǎn)生電路402產(chǎn)生的差分三角波周期為
權(quán)利要求1.一種用于開關(guān)電源的頻率抖動電路，其特征在于，該頻率抖動電路包含電路連接的反饋電壓處理電路(401)、差分三角波產(chǎn)生電路(402)、差分轉(zhuǎn)單端電路(403)、壓控振蕩器 (404)；所述反饋電壓處理電路(401)的輸入端接反饋電壓，輸出端連接差分三角波產(chǎn)生電路 (402)、差分轉(zhuǎn)單端電路(403)、壓控振蕩器(404)；所述差分三角波產(chǎn)生電路(402)的輸出端連接差分轉(zhuǎn)單端電路(403);所述差分轉(zhuǎn)單端電路(403)的輸出端連接壓控振蕩器(404); 所述壓控振蕩器(404)的輸出端連接差分三角波產(chǎn)生電路(402)，且壓控振蕩器(404)的輸出端輸出時鐘信號。
2.如權(quán)利要求1所述的用于開關(guān)電源的頻率抖動電路，其特征在于，所述的反饋電壓處理電路(401)包含電路連接的第一比較器(1101)、第二比較器(1102)、第一或非門 (1104)、第二或非門(1105)、第一開關(guān)(1106)、第二開關(guān)(1107)、第三開關(guān)(1108)和反相器 (1103)，所述反饋電壓處理電路的輸入包含系統(tǒng)反饋電壓(VFB)，閾值5 (vth5)和閾值6 (vth6)0
3.如權(quán)利要求2所述的用于開關(guān)電源的頻率抖動電路，其特征在于，所述的反饋電壓處理電路(401)中的第一比較器(1101)和第二比較器(1102)都包含電路連接的電流源 (1301)、第一晶體管(1302)、第二晶體管(1303)、第三晶體管(1304)、第四晶體管(1305)、 第五晶體管(1306)、第六晶體管(1307)；所述的第一晶體管(1302)和第二晶體管(1303)為共源極的差分對管，其源極與電流源(1301)相連，第一晶體管(1302)的漏極與第三晶體管(1304)和第四晶體管(1305)的漏極相連，第二晶體管(1303)的漏極與第五晶體管(1306)和第六晶體管(1307)的漏極相連；第三晶體管(1304)和第五晶體管(1306)的柵極連接第一晶體管(1302)的漏極；第四晶體管(1305)和第六晶體管(1307)的柵極接連第二晶體管(1303)的漏極。
4.如權(quán)利要求1所述的用于開關(guān)電源的頻率抖動電路，其特征在于，所述的差分三角波產(chǎn)生電路(402)包含電路連接的四相非交疊時鐘產(chǎn)生電路(501)，全差分開關(guān)電容積分器(502)和積分翻轉(zhuǎn)邏輯電路(503)。
5.如權(quán)利要求4所述的頻率抖動電路，其特征在于，所述的四相非交疊時鐘產(chǎn)生電路 (501)包含電路連接的反相器(1401)、第一或非門(1402)、第二或非門(1403)、第一延遲單元(1404)、第二延遲單元(1405)、第三延遲單元(1406)和第四延遲單元(1407)，輸入時鐘為CLK，輸出的四相不重疊時鐘為第一四相不重疊時鐘(P1)、第二四相不重疊時鐘(P2)、第三四相不重疊時鐘(P3)、第四四相不重疊時鐘(P4)。
6.如權(quán)利要求4所述的用于開關(guān)電源的頻率抖動電路，其特征在于，所述的四相非交疊時鐘產(chǎn)生電路(501)包含電路連接的分頻器(1501)、反相器(1502)、第一或非門(1503)、 第二或非門(1504)、第一延遲單元(1505)、第二延遲單元(1506)、第三延遲單元(1507)、第四延遲單元(1508)、第五延遲單元(1509)、第六延遲單元(1510)，輸入時鐘為CLK，輸出的四相不重疊時鐘為第一四相不重疊時鐘(P1)、第二四相不重疊時鐘(P2)、第三四相不重疊時鐘(P3)、第四四相不重疊時鐘(P4)。
7.如權(quán)利要求4所述的用于開關(guān)電源的頻率抖動電路，其特征在于，所述的全差分開關(guān)電容積分器(502)包含電路連接的第一開關(guān)(701)、第二開關(guān)(702)、第三開關(guān)(703)、第四開關(guān)(704)、第五開關(guān)(705)、第六開關(guān)(706)、第七開關(guān)(707)、第八開關(guān)(708)、第九開關(guān)(709)、第十開關(guān)(710)、第i^一開關(guān)(711)、第十二開關(guān)(712)、第一電容(713)、第二電容 (714)、第三電容(715)、第四電容(716)和全差分運算放大器(717)，第一輸入電壓(VI)、第二輸入電壓(V2)、第三輸入電壓(V3)三者的關(guān)系為V3-V1=V1-V2。
8.如權(quán)利要求4所述的用于開關(guān)電源的頻率抖動電路，其特征在于，所述的積分翻轉(zhuǎn)邏輯電路(503)包含電路連接的第一比較器(801)、第二比較器(802)、RS觸發(fā)器(803)、第一反相器(804)、第二反相器(805)；所述第一比較器(801)的正輸入端和第二比較器(802)的負輸入端連接來自全差分開關(guān)電容積分器(502)的三角波電壓信號，第一比較器(801)的負輸入端連接電壓VF+K*VF， 第二比較器(802)的正輸入端連接電壓VF-K*VF，第一比較器(801)的輸出接RS觸發(fā)器 (803)的R端，第二比較器(802)的輸出接RS觸發(fā)器(803)的S端，RS觸發(fā)器(803)的輸出接第一反相器(804)的輸入，第一反相器(804)的輸出接第二反相器(805)的輸入，第一反相器(804)的輸出為第一翻轉(zhuǎn)控制時鐘(Q1)，第二反相器(805)的輸出為第二翻轉(zhuǎn)控制時鐘(Q2)。
9.如權(quán)利要求1所述的用于開關(guān)電源的頻率抖動電路，其特征在于，所述的差分轉(zhuǎn)單端電路(403)包含電路連接的第一電阻(901)、第二電阻(902)、第三電阻(903)、第四電阻 (904)和運算放大器(905)；第一電阻(901)、第二電阻(902)的一端連接差分轉(zhuǎn)單端電路的正負輸入，第一電阻 (901)的另一端和第三電阻(903)的一端接運算放大器(905)的負輸入端，第三電阻(903) 的另一端與運算放大器(905)的輸出端相連，第二電阻(902)的另一端和第四電阻(904) 的一端接運算放大器(905)的正端，第四電阻(904)的另一端連接來自反饋電壓處理電路 (401)的輸出。
10.如權(quán)利要求1所述的用于開關(guān)電源的頻率抖動電路，其特征在于，所述的壓控振蕩器(404)包含電路連接的壓控電流源(1001)、第一開關(guān)(1002)，第二開關(guān)(1003)，第三開關(guān) (1004)，第四開關(guān)(1005)，第一電容(1006)，第二電容(1007)，第一比較器(1008)，第二比較器(1009)，第一反相器(1010)，第二反相器(1011)和RS觸發(fā)器(1012)，所述的壓控電流源(1001)產(chǎn)生兩支與差分轉(zhuǎn)單端電路輸出的控制電壓VC成比例的電流；壓控振蕩器(404)中第一支電流(I1)經(jīng)過第一開關(guān)(1002)與第一電容(1006)正端相連，第一電容(1006)的負端接地，第一電容(1006)的正端經(jīng)過第三開關(guān)(1004)接地，壓控振蕩器(404)中第二支電流(I2)經(jīng)過第二開關(guān)(1003)與第二電容(1007)正端相連，第二電容(1007)的負端接地，第二電容(1007)的正端經(jīng)過第四開關(guān)(1005)接地，第一電容(1006) 和第二電容(1007)的正端分別接第一比較器(1008)和第二比較器(1009)的正端，第一比較器(1008)和第二比較器(1009)的負端接來自反饋電壓處理電路的(VF)，第一比較器 (1008)和第二比較器(1009)的輸出接RS觸發(fā)器(1012)的R端、S端，RS觸發(fā)器(1012)的輸出接第一反相器(1010)的輸入，第一反相器(1010)的輸出接第二反相器(1011)的輸入， 第一反相器(1010)的輸出為第一控制信號(Q3)，第二反相器(1011)的輸出為第二控制信號(Q4)。
專利摘要一種用于開關(guān)電源的頻率抖動電路，該頻率抖動電路通過調(diào)節(jié)全差分開關(guān)電容積分器的采樣電容和積分電容的比例以及輸入?yún)⒖茧妷褐?，可以方便的改變差分三角波的連續(xù)程度。另一方面，通過差分三角波產(chǎn)生電路，消除了因為開關(guān)非理想效應(yīng)帶來的頻率抖動周期的偏差，提高了在降低芯片電磁干擾方面的一致性。最后，通過系統(tǒng)反饋電壓處理電路，自動檢測負載狀況，自適應(yīng)調(diào)節(jié)頻率抖動電路的輸出頻率和頻率抖動量，在降低芯片電磁干擾和維持系統(tǒng)穩(wěn)定保持很好的折中。本實用新型的系統(tǒng)穩(wěn)定性好，頻率抖動精度高。
文檔編號H02M1/44GK202004638SQ20102060836
公開日2011年10月5日 申請日期2010年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月16日
發(fā)明者吳啟明, 徐滔, 惠國瑜, 李應(yīng)天, 職春星, 韓春峰 申請人:燦芯半導(dǎo)體(上海)有限公司