CN103187866B - 随机抖频装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种随机抖频装置，包括：第一电流源和第二电流源；随机控制器，生成一随机模拟信号；电流分配器，连接所述第一电流源和所述随机控制器，其中所述电流分配器接收来自所述随机控制器的随机模拟信号并根据该随机模拟信号输出一分配电流；逻辑控制器，接收所述分配电流和来自所述第二电流源的电流；以及电容，连接所述逻辑控制器，其中，所述逻辑控制器对所述电容进行充放电。本发明采用了随机抖频技术，以大幅提高频率变化的连续性，达到减小EMI，同时大幅减小芯片面积，达到降低成本的目的。
Description
技术领域
本发明涉及一种随机抖频装置。
背景技术
在开关电源及LED驱动电路中，由于电路工作在开关模式下，在开关频率处会出现一个辐射的峰值，同时出现高次谐波，基波和低次谐波集中了大部分辐射能量。可采用抖频的技术，通过适当拓宽开关频率的范围，使得辐射能量分散在较宽的区间，从而减少EMI。
现有技术中，在抖频电路常见的有数字电路控制和模拟电路控制两种。
数字电路控制的抖频电路的一种常见技术的原理是通过计数器对开关频率进行计数得到一组二进制数，不同的二进制数对应不同的电流，对振荡器的电容进行充放电，从而实现输出信号的频率的抖动。其缺点主要有2个，第一是频率抖动的不连续性，控制充放电的电流的变化数量为有限个。第二个缺点是计数器数量较多，占用很大芯片面积，特别是为了改善所述频率变化的连续性，需要进一步增加计数器的个数。
模拟电路控制的抖频电路的一种常见技术的原理是先产生一个低频的三角波，再用这个三角波来调制振荡器的充放电电流，进而调制开关频率。这样，三角波的连续性可以使得抖动频率连续变化，避免了在数字控制中开关频率的跳变。现有技术提出采用一个小电流在每个周期以很小的脉冲给电容充放电来实现，但是充电的电流需要很小，充电电容又需要很大的面积，前者精度很难控制，后者提高了成本。
发明内容
针对现有技术的上述不足，本发明采用了一种新颖的方式，即采用了随机抖频技术，以大幅提高频率变化的连续性，达到减小EMI，同时大幅减小芯片面积，达到降低成本的目的。
具体地，本发明提供了一种随机抖频装置，包括：第一电流源和第二电流源；随机控制器，生成一随机模拟信号；电流分配器，连接所述第一电流源和所述随机控制器，其中所述电流分配器接收来自所述随机控制器的随机模拟信号并根据该随机模拟信号输出一分配电流；逻辑控制器，接收所述分配电流和来自所述第二电流源的电流；以及电容，连接所述逻辑控制器，其中，所述逻辑控制器对所述电容进行充放电。
较佳地，在上述的随机抖频装置中，还包括：第三电流源；以及数字分配器，接收所述第三电流源的电流并输出一数字可变电流到所述逻辑控制器。
较佳地，在上述的随机抖频装置中，所述数字分配器仅由1～2个比特控制。
较佳地，在上述的随机抖频装置中，所述电流分配器包括：第一电阻，所述第一电阻的一端连接所述第一电流源；第一晶体管，其源极与所述第一电阻的另一端相连接，栅极连接所述随机控制器，漏极接地；第二电阻，所述第二电阻的一端连接所述第一电流源；以及第二晶体管，其源极与所述第二电阻的另一端相连接，栅极连接一该电流分配器中的一偏置级，漏极连接所述逻辑控制器，其中，当来自所述第一晶体管的栅极处的电压大于所述第二晶体管的栅极处的电压时，所述第一晶体管的导通电阻大于所述第二晶体管的导通电阻，以减小所述第二晶体管的漏极的支路电流，其中，当来自所述第一晶体管的栅极处的电压小于所述第二晶体管的栅极处的电压时，所述第一晶体管的导通电阻小于所述第二晶体管的导通电阻，以增大所述第二晶体管的漏极的支路电流。
较佳地，在上述的随机抖频装置中，所述第一和第二晶体管为PMOS管。
较佳地，在上述的随机抖频装置中，所述电流分配器包括：第一晶体管，所述第一晶体管的源极和漏极相连接并进一步连接到所述第一电流源，所述第一晶体管的漏极连接到所述随机控制器；以及第二晶体管，所述第二晶体管的源极和漏极相连接并进一步接地，所述第二晶体管的漏极连接到所述随机控制器，其中，所述第一和第二晶体管的漏极相连接。
较佳地，在上述的随机抖频装置中，所述第一和第二晶体管为PMOS管。
较佳地，在上述的随机抖频装置中，所述电流分配器是一电容器。
应当理解，本发明以上的一般性描述和以下的详细描述都是示例性和说明性的，并且旨在为如权利要求所述的本发明提供进一步的解释。
附图说明
包括附图是为提供对本发明进一步的理解，它们被收录并构成本申请的一部分，附图示出了本发明的实施例，并与本说明书一起起到解释本发明原理的作用。附图中：
图1示出了本发明的随机抖频装置的一个实施例。
图2示出了本发明的随机抖频装置的一个优选实施例。
图3示出了电流分配器的第一实施例的电路图。
图4示出了电流分配器的第二实施例的电路图。
图5示出了电流分配器的第三实施例的电路图。
图6示出了无抖频的芯片EMI测试图。
图7示出了随机抖频的芯片EMI测试图。
具体实施方式
现在将详细参考附图描述本发明的实施例。
图1示出了本发明的随机抖频装置的一个实施例。如图1所示，本发明的随机抖频装置可以包括：第一电流源101、第二电流源102、随机控制器103、电流分配器104、逻辑控制器105以及电容106。
随机控制器103可以生成一随机模拟信号。电流分配器104连接第一电流源101和随机控制器103，其中该电流分配器104接收来自随机控制器103的随机模拟信号并根据该随机模拟信号输出一分配电流。逻辑控制器105接收该分配电流和来自第二电流源102的电流。该逻辑控制器105进一步连接电容106，并对该电容106进行充放电。
该实施例的随机抖频装置的工作原理如下。
先由随机控制器103产生一随机模拟信号，该随机模拟信号控制电流分配器104用来控制电流源101的电流分配，电流分配后的电流与另一个电流源102叠加，提供给逻辑控制器105模块对电容106进行充放电，例如使其生成三角波和方波。通过一个含有随机变化量的偏置电流对电容106进行充放电，最终生成一个含有随机变化量的时钟信号。
图2示出了本发明的随机抖频装置的一个优选实施例。该优选实施例相较于图1所示的实施例增加了一第三电流源207和数字分配器208。较佳地，所述数字分配器208为一数字电流分配器。在图2中，与图1中相对应的元件采用了相同的末尾编号，各编号的首位数字与图号相对应。因此，与图1相对应的所有元件的描述可参考以上对于图1的详细描述，在此不再进行赘述。
在图2所示的优选实施例中，数字分配器208接收来自第三电流源207的电流并输出一数字可变电流到逻辑控制器205。较佳地，该数字分配器208可以仅由1～2个比特控制。
如以上已讨论的，本发明的随机抖频装置先由随机控制器产生随机模拟信号，随机模拟信号控制电流分配器用来控制第一电流源的电流分配，电流分配后的电流与另两个电流源叠加，提供给逻辑控制器模块对电容进行充放电。但，由于随机电流分配器的电流分配太过随机，不排除短时间内电流的分配变化很小，所以该优选实施例引入了一数字电流分配器208，其目的是保证电流分配的离散性。该数字电流分配器208只需要1到2个比特控制，与传统的数字抖频电路相比，规模小很多。最后3路偏置电流，对电容206充放电，最终生成一个含有随机变化量的时钟信号。
图3～图5示出了本发明的电流分配器的三个实施例。
如图3所示，图1中的电流分配器104可以包括第一电阻309、第一晶体管310、第二电阻311和第二晶体管312。其中，两个电阻309和311用于增加电流分配器的线性，两个晶体管310和312用于控制电流的分流。
第一电阻309的第一电阻的一端连接第一电流源，例如图1中的第一电流源101。第一晶体管310的源极与第一电阻309的另一端相连接，栅极连接随机控制器，例如图1中的随机控制器103，漏极接地。
第二电阻311的一端连接第一电流源，例如图1中的第二电流源1。第二晶体管312的源极与第二电阻311的另一端相连接，栅极连接一该电流分配器中的一偏置级，漏极连接逻辑控制器，例如图1中的随机控制器103。
特别是，在该实施例中，当来自所述第一晶体管的栅极处的电压大于所述第二晶体管的栅极处的电压时，所述第一晶体管的导通电阻大于所述第二晶体管的导通电阻，以减小所述第二晶体管的漏极的支路电流。此外，当来自所述第一晶体管的栅极处的电压小于所述第二晶体管的栅极处的电压时，所述第一晶体管的导通电阻小于所述第二晶体管的导通电阻，以增大所述第二晶体管的漏极的支路电流。
较佳地，在上述的实施例中，第一晶体管309和第二晶体管311均采用PMOS管。
图4示出了电流分配器的第二实施例的电路图。如图4所示，电图1中的电流分配器104可以包括：第一晶体管409和第二晶体管401。该两个晶体管用于产生高阻点，进而产生随机电压。
该第一晶体管409的源极和漏极相连接并进一步连接到第一电流源，例如图1中的第一电流源101，第一晶体管409的漏极连接到随机控制器，例如图1中的随机控制器103。
该第二晶体管410的源极和漏极相连接并进一步接地，该第二晶体管410的漏极连接到上述的随机控制器。其中，所述第一和第二晶体管的漏极相连接。
较佳地，在上述的实施例中，第一晶体管409和第二晶体管410均采用PMOS管。
图5示出了电流分配器的第三实施例的电路图。在该实施例中，电流分配器是一电容器。
图6示出了无抖频的芯片EMI测试图。其测量范围0.15Mhz到30Mhz，四条曲线从上到下依次为，EN55022B中准峰值测量基准线，EN55022B中平均值测量基准线，实测准峰值曲线，实测平均值曲线。
图7示出了随机抖频的芯片EMI测试图。其测量范围0.15Mhz到30Mhz，四条曲线从上到下依次为，EN55022B中准峰值测量基准线，EN55022B中平均值测量基准线，实测准峰值曲线，实测平均值曲线。
对比图6和图7在1Mhz到4Mhz中心范围内，EMI有6dB以上的衰减，可见本发明的技术效果明显。
综上所述，本发明通过适当拓宽开关频率的范围，使得辐射能量分散在较宽的区间，从而减少EMI。在本发明之中，采用了随机抖频技术，大幅提高了频率变化的连续性，达到减小EMI的目的，同时大幅减小芯片面积，达到降低成本的目的。
本领域技术人员可显见，可对本发明的上述示例性实施例进行各种修改和变型而不偏离本发明的精神和范围。因此，旨在使本发明覆盖落在所附权利要求书及其等效技术方案范围内的对本发明的修改和变型。
Claims (6)
1.一种随机抖频装置，其特征在于，包括：
第一电流源和第二电流源；
随机控制器，生成一随机模拟信号；
电流分配器，连接所述第一电流源和所述随机控制器，其中所述电流分配器接收来自所述随机控制器的随机模拟信号并根据该随机模拟信号输出一分配电流；
逻辑控制器，接收所述分配电流和来自所述第二电流源的电流；以及
电容，连接所述逻辑控制器，
其中，所述逻辑控制器对所述电容进行充放电，
其中，所述电流分配器包括：
第一电阻，所述第一电阻的一端连接所述第一电流源；
第一晶体管，其源极与所述第一电阻的另一端相连接，栅极连接所述随机控制器，漏极接地；
第二电阻，所述第二电阻的一端连接所述第一电流源；以及
第二晶体管，其源极与所述第二电阻的另一端相连接，栅极连接一该电流分配器中的一偏置级，漏极连接所述逻辑控制器，
其中，当来自所述第一晶体管的栅极处的电压大于所述第二晶体管的栅极处的电压时，所述第一晶体管的导通电阻大于所述第二晶体管的导通电阻，以减小所述第二晶体管的漏极的支路电流，
其中，当来自所述第一晶体管的栅极处的电压小于所述第二晶体管的栅极处的电压时，所述第一晶体管的导通电阻小于所述第二晶体管的导通电阻，以增大所述第二晶体管的漏极的支路电流。
2.如权利要求1所述的随机抖频装置，其特征在于，还包括：
第三电流源；以及
数字分配器，接收所述第三电流源的电流并输出一数字可变电流到所述逻辑控制器。
3.如权利要求2所述的随机抖频装置，其特征在于，所述数字分配器仅由1～2个比特控制。
4.如权利要求3所述的随机抖频装置，其特征在于，所述第一和第二晶体管为PMOS管。
5.一种随机抖频装置，其特征在于，包括：
第一电流源和第二电流源；
随机控制器，生成一随机模拟信号；
电流分配器，连接所述第一电流源和所述随机控制器，其中所述电流分配器接收来自所述随机控制器的随机模拟信号并根据该随机模拟信号输出一分配电流；
逻辑控制器，接收所述分配电流和来自所述第二电流源的电流；以及
电容，连接所述逻辑控制器，
其中，所述逻辑控制器对所述电容进行充放电，
其中，所述电流分配器包括：
第一晶体管，所述第一晶体管的源极和栅极相连接并进一步连接到所述第一电流源，所述第一晶体管的漏极连接到所述随机控制器；以及
第二晶体管，所述第二晶体管的源极和栅极相连接并进一步接地，所述第二晶体管的漏极连接到所述随机控制器，
其中，所述第一和第二晶体管的漏极相连接。
6.如权利要求5所述的随机抖频装置，其特征在于，所述第一和第二晶体管为PMOS管。
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