CN107294373B - 一种抖频控制电路及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种抖频控制电路，包括检测模块和使能模块，抖频控制电路通过检测引脚状态，决定是否加入抖频功能，对应地本发明还公开了一种抖频控制方法，本发明控制电路结构简单，使用方便，可集成度高，应用工程师只需增加或减少一个外围元件(如电容)就能选择是否采用抖频功能，降低了应用工程师的设计难度，简化了设计步骤。

Description

一种抖频控制电路及控制方法
技术领域
本发明涉及电磁技术领域，特别涉及一种抖频控制电路及控制方法。
背景技术
现在，越来越多开关电源厂商使用抖频技术来减少电磁干扰(EMI)。抖频技术通过适当地调制开关频率，使辐射能量分布在较宽的频率范围内，降低谐波幅值使其变得平滑，从而降低EMI。
然而抖频技术并非只有优点没有缺点，在一些应用环境中，例如在低功率小体积的应用中，由于输出电容很小，采用抖频技术常常会带来难以忍受的输出纹波；还有在一些通信电源标准中，明确要求不可以采用抖频技术，因此在此类应用中往往会舍弃那些集成了抖频技术的芯片，而采用普通芯片进行PWM控制，这就限制了集成抖频功能的芯片的应用范围。
在现有技术的基础上，为了满足需要抖频和不需要抖频的两种应用需求，芯片设计者不得不单独设计两类芯片，或者增加额外的引脚作为抖频的使能引脚，这样做无疑又增加了芯片设计厂商的设计与制造成本；而对于芯片应用厂商来说，为了满足上述两种不同的应用需求，他们不得不使用两类芯片分别开发两类不同的方案，增加应用厂商的产品设计与产品管理的成本，或者单独为多出来的使能引脚设计外围使能电路，这种外围使能电路往往较复杂，这样又会增加设计难度和PCB布线面积。
发明内容
有鉴如此，本发明要解决的技术问题是提供一种抖频控制电路，可集成且既能复用引脚实现抖频的使能，又能让芯片应用工程师根据实际应用需求，只增加或减少较少的外围元件就能完成是否加入抖频技术的选择；相应地，本发明还提供一种上述电路所采用的抖频控制方法。
本发明解决上述第一个技术问题的技术方案是：
一种抖频控制电路，应用于开关电源控制芯片，其特征在于：包括顺次连接的检测引脚、检测模块、使能模块和使能信号输出端；检测引脚复用开关电源控制芯片的引脚之一，检测模块给引脚充电，并检测该引脚获得电压信号，然后将电压信号发送给使能模块；使能模块根据接收到的电压信号，判断该引脚是否外接了电容，然后通过使能信号输出端输出是否加入抖频功能的使能信号。
优选地，使能模块通过在指定时间内，将电压信号与预设电压做对比，判断检测引脚是否外接了电容
优选地，指定时间为芯片启动瞬间或每周期功率管开启瞬间。
优选地，检测引脚为芯片的频率设置功能引脚。
本发明解决上述第二个技术问题的技术方案是：
一种抖频控制方法，用于开关电源控制芯片是否加入抖频功能的控制，其特征在于所述的控制方法包括：检测控制芯片引脚之一获得电压信号；依据该电压信号，判断所述的引脚是否外接了电容；输出是否加入抖频功能的使能信号。
优选地，在指定时间内，将电压信号与预设电压做对比，判断所述的引脚是否外接了电容。
优选地，指定时间为芯片启动瞬间或每周期功率管开启瞬间。
优选地，所述的引脚为频率设置功能引脚。
以上对本发明的电路和方法各技术方案及技术特征的原理、作用等进行了分析，现将本发明的有益效果总结如下：
1、在设计抖频控制电路时，只要合理设计所述的特定时刻，处理好引脚已有功能与抖频判定的工作时序问题，就可以实现引脚复用，为芯片节省引脚，给芯片设计公司节约成本。
2、合理设计所述的特定状态和预设条件，可使应用工程师只需增加或减少一个外围元件就能选择是否加入抖频功能，而不需要根据应用需求使用两款不同类别的芯片，芯片设计公司也不需要单独设计两类芯片，同时降低了芯片应用公司和设计公司的产线维护成本和设计成本。
附图说明
图1为本发明实施例1的抖频控制电路100的电路框图；
图2为集成本发明实施例1的抖频控制电路100的芯片10的应用电路示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
图1是本发明提供的一种抖频控制电路100的电路框图。如图1所示，抖频控制电路100包括顺次连接的检测引脚3、检测模块110、使能模块120和使能信号EN输出端，检测模块110的一端与芯片10的频率设置引脚即RI引脚连接，即检测引脚3复用开关电源控制芯片的频率设置引脚即RI，检测模块110另一端与使能模块120的一端连接形成RI引脚采样电压Vs的节点；使能模块120的另一端与芯片10的抖频模块200连接，形成输出使能信号EN的节点，即使能信号EN输出端。在下文中具有相同英文代号的名称的含义相同。
在芯片10启动起计时2us后，检测模块110开始检测RI引脚的电压，生成采样电压Vs发送给使能模块120；使能模块120将接收到的采样电压Vs与预设电压V1作比较，若采样电压Vs小于预设电压V1，则发出使能信号EN，使能抖频模块200，将抖频功能加入系统中。显然，在本发明实施例1中，选择是否加入抖频功能可以通过在RI引脚加或不加电容C1来实现，即在RI引脚加电容C1，则RI引脚电压上升斜率会减小，那么在规定的2us后，采样电压Vs会小于预设电压V1，系统加入抖频功能；反之，则不加入。因为2us的时间很短，所以通过合理的设计，只需要一个较小的低压电容(nF级)就能选择是否加入抖频功能，系统电路简单。
采用了本发明的抖频控制方案后，在一些对体积和输出纹波要求高，EMI特性要求不高或产品标准明确要求不能使用抖频的应用中，应用工程师可以通过不加电容C1来完成设计；而在一些本身输出电容就足够大，EMI要求高，可以使用抖频降低EMI的应用中，可以通过加电容C1来完成设计。这样应用工程师就不需要根据应用需求使用两款不同类别的芯片，芯片设计公司也不需要单独设计两类芯片，同时降低了芯片应用公司和设计公司的产线维护成本和设计成本。与此同时，还能实现引脚复用，降低芯片的封装等成本。
图2是集成本发明提供的一种抖频控制电路100的芯片10的应用电路示意图，该电路应用的是低成本小体积的DC-DC反激变换器方案，主功率拓扑为公知技术，由9-36V输入的VDC、输出电压Vout、电容CVIN、电容Cds、主功率变压器、二极管DOUT、电容C2、电感L1、电容C3、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电容CC、TL431等器件组成。如图2所示，芯片10通过VIN引脚从输入电压VDC取电，然后给VCC引脚的旁路电容CBP充电至芯片10启动后，流过VIN引脚的电流变为芯片10的正常工作电流，即VIN引脚持续从输入电压取电以维持芯片正常工作；VFB引脚为芯片10的反馈引脚，用于接收光耦的反馈信号；VSS引脚为芯片10参考地；DRN引脚是芯片内置功率管的漏极，用于与变压器的一端连接，实现开关电源的能量转换；RI为芯片10的频率设置引脚，需要外接电阻R1到参考地来设定开关频率，具体设置方法为芯片10内部基准电压Vref经过一个电压跟随器将RI引脚的电压钳位为Vref，使得流过电阻R1的电流IR1＝Vref/R1，然后芯片10将电流IR1按比例镜像给芯片10内部的RC振荡器，作为RC振荡器的偏置电流以设置芯片频率。
综上所述，在RI引脚外挂电容C1，只会加长RI引脚电压上升到Vref的时间，并不会影响频率设置的原引脚功能。因此使用实施例1的控制方案可以完美实现抖频选择功能和频率设置功能的引脚复用。
实施例2
实施例2的抖频控制电路的电路框图和应用电路结构与实施例1完全相同。两者的不同点在于，实施例2的预设条件为，采样电压Vs大于预设电压V1，即在实施例2中，若生成的采样信号Vs大于预设电压V1，则发出使能信号EN，使能抖频模块200，将抖频功能加入系统中。
因此在实施例2中，不加电容C1，系统加入抖频功能；加电容C1，系统不加入抖频功能。
以上所述是本发明的优先实施例，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，做出的若干改进和润饰，如特定时刻设为芯片启动起的预设时间后或每周期功率管开启时刻，特定时间段设为芯片启动起的预设时间段内或每周期功率管开启时段内，特定引脚设定为其他功能引脚，特定状态为电流等其他状态，更改预设条件等等，也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种抖频控制电路，应用于开关电源控制芯片，其特征在于：包括顺次连接的检测引脚、检测模块、使能模块和使能信号输出端；检测引脚复用开关电源控制芯片的频率设置功能引脚，检测模块给引脚充电，并检测该引脚获得电压信号，然后将电压信号发送给使能模块；使能模块根据接收到的电压信号，判断该引脚是否外接了电容，然后通过使能信号输出端输出是否加入抖频功能的使能信号。
2.根据权利要求1所述的抖频控制电路，其特征在于：使能模块通过在指定时间内，将电压信号与预设电压做对比，判断检测引脚是否外接了电容。
3.根据权利要求2所述的抖频控制电路，其特征在于：指定时间为芯片启动瞬间或每周期功率管开启瞬间。
4.一种抖频控制方法，用于开关电源控制芯片是否加入抖频功能的控制，其特征在于所述的控制方法包括：检测控制芯片频率设置功能引脚获得电压信号；依据该电压信号，判断所述的引脚是否外接了电容；输出是否加入抖频功能的使能信号。
5.根据权利要求4所述的抖频控制方法，其特征在于：在指定时间内，将电压信号与预设电压做对比，判断所述的引脚是否外接了电容。
6.根据权利要求5所述的抖频控制方法，其特征在于：指定时间为芯片启动瞬间或每周期功率管开启瞬间。
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