一种开关电源频率抖动控制装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种开关电源频率抖动控制装置，包括主振荡器电路、频率控制调节电路，所述主振荡器电路的输出端OSC‑OUT作为信号，同时该输出端OSC‑OUT连接频率控制调节电路的输入端；所述频率控制调节电路的输出端连接主振荡器电路的输入端，所述频率控制调节电路的输出端用于输出调节电流至主振荡器电路中以调节主振荡器的频率。本实用新型专利技术通过对主振荡器电流源增加电流的方式调整输出振荡频率，从而将抖动操作使电源的开关频率在较宽的频率范围内受到干扰，从而将能量传播到EMI测量设备测量的带宽之外，在满足测量需求的同时降低干扰效果。

A frequency jitter control device of switching power supply

【技术实现步骤摘要】
一种开关电源频率抖动控制装置
本技术涉及开关电源
，特别涉及一种开关电源频率抖动控制装置。
技术介绍
每个开关模式电源通常依赖于固定开关频率或可变频率的振荡器开关(如在振铃扼流圈电源中)。由于相对于交流电力线的频率而言，开关电源的高频运行会加剧电磁干扰(EMI)问题。开关电源调节电压和电流时产生电磁干扰噪声，这种电气噪声可以传输到交流电力线上。电源线上的电磁干扰噪声除了通过传导影响电源附近的其他电子设备的运行外，还可能从电源线辐射或泄漏，影响甚至没有连接到电源线上的设备。传导和辐射的电子噪声都可能对电子设备的运行产生不利影响或干扰。例如，开关电源产生的EMI噪声会给电源附近的通信设备带来问题。辐射高频噪声元件可成为交流干线信号的一部分，并可提供给电网中的其他设备。此外，电源辐射的电磁干扰可以干扰无线电和电视传输。为了解决EMI相关的干扰，国家机构制定了规范，规定了各种电子设备所能产生的最大电磁干扰量。由于电力供应是电子设备电磁干扰的主要组成部分，因此设计符合规格的电力供应的一个重要步骤是将电磁干扰排放减至各种规格的可接受限度。在电源中，可以通过增加缓冲器和输入滤波器来降低电磁干扰。这些部件减少了传递到电力线上的噪声，从而也减少了电力线产生的电场和磁场噪声。这些方法在降低电磁干扰的同时，往往使设计过程复杂化，增加了生产成本。在实际操作中，当EMI被发现超过监管机构规定的合规限度时，在最终设计过程中，会以特别的方式和反复试验的方式添加噪声过滤组件。这不可避免地增加了对产品的意外成本。此外，额外的组件可能不希望产品增加电源的大小和重量。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种开关电源频率抖动电路。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种开关电源频率抖动控制装置，包括主振荡器电路、频率控制调节电路，所述主振荡器电路的输出端OSC-OUT作为信号，同时该输出端OSC-OUT连接频率控制调节电路的输入端；所述频率控制调节电路的输出端连接主振荡器电路的输入端，所述频率控制调节电路的输出端用于输出调节电流至主振荡器电路中以调节主振荡器的频率。所述频率抖动控制装置为数字频率抖动控制装置，所述频率控制调节电路包括计数器及数字模拟转换电路，所述主振荡器电路的输出端与计数器的时钟输入端CLK连接，所述计数器的输出端连接至数字模拟转换电路的输入端，用于控制数字模拟转换电路的电压源输出至主振荡器电路的输入端。所述数字模拟转换电路包括多个电流源支路，所述电流源支路包括电流源以及对应的晶体管，电流源经晶体管连接主振荡器电路的输入端，所述计数器的输出端连接每一个电流源支路的晶体管的栅极，用于控制该支路输出电流至主振荡器的输入端。所述主振荡器电路包括电流源I、晶体管Q1、晶体管Q2、晶体管Q3、晶体管Q4、比较器、逆变器，电流源I的输出端分别连接晶体管Q1的源极、晶体管Q2的源极；晶体管Q1的漏极连接晶体管Q3的漏极，晶体管Q3的源极接地，晶体管Q3的栅极分别连接Q3的漏极以及晶体管Q4的栅极，晶体管Q4的源极接地，晶体管Q4的漏极连接晶体管Q2的漏极并在两者连接处引出接线分别通过电容接地以及直接连接比较器的输入端，比较器的输出端OSC-OUT分别连接计数器的输入端、晶体管Q2的栅极以及逆变器的输入端，逆变器的输出端连接晶体管Q1的栅极。所述电流源支路的数量为4个，每个所述电流源支路的输出端连接至电流源I的输出端共同组成叠加后的电流输入到晶体管Q1的源极以及晶体管Q2的源极中；4个所述电流源支路中的电流源输出的电流分别为电流源I输出电流的1/200、1/100、1/50、1/25。所述频率抖动控制装置为模拟频率抖动控制装置，所述频率控制调节电路包括模拟低频振荡器、晶体管Q5、电阻器以及电流镜，低频振荡器的输出端连接晶体管Q5的栅极，晶体管Q5的源极经电阻器接地、其漏极连接电流镜，所述电流镜的输出端连接至主振荡器电路中电流源的输出端，用于为主振荡器的电流源增加额外电流来调节频率。本技术的优点在于：通过对主振荡器电流源增加电流的方式调整输出振荡频率，从而将抖动操作使电源的开关频率在较宽的频率范围内受到干扰，从而将能量传播到EMI测量设备测量的带宽之外，在满足测量需求的同时降低干扰效果。附图说明下面对本专利技术说明书各幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：图1是数字频率抖动装置的原理图。图2是表示数字抖动控制电路的输入输出频率操作曲线图。图3是模拟频率抖动装置的原理图。图4是模拟抖动装置的实现应用原理示意图。图5为说明图4模拟频率抖动装置工作的时序图。图6是采用本申请频率抖动控制装置的的开关电源原理图。具体实施方式下面对照附图，通过对最优实施例的描述，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的说明。一种电源开关频率抖动控制装置，该装置包括:用于产生具有开关频率的信号的振荡器、具有用于改变开关频率的控制输入的振荡器；一种数字到模拟转换器，耦合到控制输入端，用于改变开关频率；以及与振荡器的输出和数模转换器耦合的计数器，该计数器使数模转换器调整控制输入并改变开关频率。如图1展示了一个数字频率抖动电路100。数字频率抖动电路100有一个主振荡器110，它向计数器140提供一个时钟信号。主振荡器110的工作频率一般在100千赫至130千赫之间。计数器140可以是一个7位计数器。当主振荡器110计时时，计数器140的每个输出代表一个特定的时间间隔。计数器140的输出被提供给一系列频率抖动电流源150。将一系列频率抖动电流源150的输出提供给主振荡器110以改变其频率，如下文所述。主振荡器110包含一个主电流源122，它向节点123提供一个主电流(记作I)。向节点123的电流125提供给MOSFET晶体管126和132的电源。MOSFET晶体管126的漏极与n通道MOSFET晶体管128的漏极相连。晶体管128的电源接地，晶体管128的栅极与漏极相连。晶体管128的栅极也与n通道MOSFET晶体管130的栅极相连。晶体管130的电源是接地的，而漏极则在节点131处与MOSFET晶体管132的漏极相连。晶体管126、128、130和132构成差动开关。比较器136的输出与晶体管132的栅极和逆变器124相连。逆变器124的输出与晶体管126的栅极相连。比较器136的输入与节点131和电容134相连。三极管组合126、128、130、132、电容134、逆变器124、电流源122、比较器136构成振荡器，比较器136的输出作为振荡器输出OSC_OUT101，也用于驱动计数器140的时钟输入。计数器140有多个不使用的输出Q1-Q3(未显示)，其余输出Q4-Q7连接到数字-模拟(D-to-A)转换器150上，该转换器150可实现为一系列频率抖动电压源或电流源。Q4输出155连接到p通道MOSFET晶体管154的门上。Q5输出157连接到p通道MOSFET晶体管158的门上。Q6本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种开关电源频率抖动控制装置，其特征在于：包括主振荡器电路(110)、频率控制调节电路，所述主振荡器电路(110)的输出端OSC-OUT作为信号，同时该输出端OSC-OUT连接频率控制调节电路的输入端；所述频率控制调节电路的输出端连接主振荡器电路(110)的输入端，所述频率控制调节电路的输出端用于输出调节电流至主振荡器电路(110)中以调节主振荡器的频率。/n

【技术特征摘要】
1.一种开关电源频率抖动控制装置，其特征在于：包括主振荡器电路(110)、频率控制调节电路，所述主振荡器电路(110)的输出端OSC-OUT作为信号，同时该输出端OSC-OUT连接频率控制调节电路的输入端；所述频率控制调节电路的输出端连接主振荡器电路(110)的输入端，所述频率控制调节电路的输出端用于输出调节电流至主振荡器电路(110)中以调节主振荡器的频率。


2.如权利要求1所述的一种开关电源频率抖动控制装置，其特征在于：所述频率抖动控制装置为数字频率抖动控制装置，所述频率控制调节电路包括计数器(140)及数字模拟转换电路(150)，所述主振荡器电路(110)的输出端与计数器(140)的时钟输入端CLK连接，所述计数器(140)的输出端连接至数字模拟转换电路(150)的输入端，用于控制数字模拟转换电路的电压源输出至主振荡器电路(110)的输入端。


3.如权利要求2所述的一种开关电源频率抖动控制装置，其特征在于：所述数字模拟转换电路(150)包括多个电流源支路，所述电流源支路包括电流源以及对应的晶体管，电流源经晶体管连接主振荡器电路的输入端，所述计数器的输出端连接每一个电流源支路的晶体管的栅极，用于控制该支路输出电流至主振荡器的输入端。


4.如权利要求1-3任一所述的一种开关电源频率抖动控制装置，其特征在于：所述主振荡器电路(110)包括电流源I(122)、晶体管Q1(126)、晶体管Q2(132)、晶体管Q3(128)、晶体管Q4(130)、比较器(136)、逆变器(124)，电流源I(122)的输出端分别连...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏金鑫，俞红，李亚方，陈前锋，赵亮，张金旺，邱苏苏，韩津，叶良，汪翠云，叶春圩，夏文君，潘冬冬，王佑民，高磊，周裴，
申请(专利权)人：国网安徽省电力有限公司南陵县供电公司，国家电网有限公司，
类型：新型
国别省市：安徽;34