CN108712160A - 一种展频时钟信号产生电路和切换式电源转换器 - Google Patents

一种展频时钟信号产生电路和切换式电源转换器 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种展频时钟信号产生电路和切换式电源转换器，包括第一参考电压源、可调节电流源单元、计数器和震荡器，震荡器包括比较器和第一电容；可调节电流源单元用于对第一电容进行充电或放电，且向第一电容输出的充电电流在充电过程中逐渐增大，向第一电容输出的放电电流在放电过程中逐渐增大，或者，向第一电容输出的充电电流在充电过程中逐渐减小，向第一电容输出的放电电流在放电过程中逐渐增大，以使比较器输出的展频时钟信号为波形为三角锯齿波的时钟信号。与三角波的展频时钟信号相比，三角锯齿波的展频时钟信号对电磁波干扰的衰减效果更好，因此，本发明提供的展频时钟信号产生电路的抗电磁干扰的效果更好。

Description

一种展频时钟信号产生电路和切换式电源转换器
技术领域
本发明涉及切换式电源转换器技术领域，更具体地说，涉及一种展频时钟信号产生电路和切换式电源转换器。
背景技术
切换式电源转换器是一种将固定的直流电压源转换为可控制的直流电压源的装置，其已经广泛应用于车用电子与手持式器件等需要电池供电的系统。切换式电源转换器采用脉宽调制的控制方式，但是，随着切换频率的不断提高，其高频切换波形包含的大量谐波成分通过传输线与空间电磁场对外传播，造成传导与辐射干扰即电磁干扰(EMI)。
由于展频技术可以有效衰减切换式电源转换器产生的电磁波干扰，因此，现有技术中大多利用具有展频功能的芯片设计出带有展频功能的切换式电源转换器。现有技术中具有展频功能的芯片产生的展频时钟信号都是三角波信号，而三角波信号对电磁波干扰的衰减效果并不是最好的，因此，导致现有的具有展频功能的芯片的抗电磁干扰的效果较差。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种展频时钟信号产生电路和切换式电源转换器，以解决现有技术中产生三角波展频时钟信号对电磁波干扰的衰减效果较差的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种展频时钟信号产生电路，包括第一参考电压源、可调节电流源单元、计数器和震荡器，所述震荡器包括比较器和第一电容；
所述第一参考电压源用于向所述比较器提供参考电压；
所述比较器用于比较所述参考电压和所述第一电容的电压，并在所述第一电容的电压达到所述参考电压时，控制所述第一电容放电，在所述第一电容的电压小于所述参考电压时，控制所述第一电容充电，以输出展频时钟信号；
所述可调节电流源单元用于对所述第一电容进行充电或放电，且向所述第一电容输出的充电电流在充电过程中逐渐增大，向所述第一电容输出的放电电流在放电过程中逐渐增大，或者，向所述第一电容输出的充电电流在充电过程中逐渐减小，向所述第一电容输出的放电电流在放电过程中逐渐增大，以使所述比较器输出的展频时钟信号为波形为三角锯齿波的时钟信号；
所述计数器用于根据所述比较器输出的展频时钟信号的脉冲数进行第一模式和第二模式的切换，并在所述第一模式下控制所述可调节电流源单元对所述第一电容进行充电，在所述第二模式下控制所述可调节电流源单元对所述第一电容进行放电。
可选地，所述震荡器还包括参考电流源和第一开关；
所述第一参考电压源的输出端与所述比较器的第一输入端相连，所述第一电容的第一端与所述比较器的第二输入端相连；所述可调节电流源单元和所述参考电流源都与所述第一电容的第一端相连，所述第一电容的第二端接地；所述计数器的输入端与所述比较器的输出端相连，所述计数器的输出端与所述可调节电流源单元相连；所述第一开关的控制端与所述比较器的输出端相连，所述比较器通过控制所述第一开关闭合控制所述第一电容放电。
可选地，所述可调节电流源单元包括第一可调节电流源、第二可调节电流源、第二开关和第三开关，所述第一可调节电流源和第二可调节电流源为输出电流波形为三角波的电流源；
所述第一可调节电流源的输出端与所述第二开关的第一端相连，所述第二开关的第二端与所述第一电容的第一端相连；所述第二可调节电流源的输入端与所述第三开关的第一端相连，所述第三开关的第二端与所述第一电容的第一端相连，所述第二可调节电流源的输出端接地；
所述计数器的输出端与所述第二开关和第三开关的控制端相连，用于在所述脉冲数达到切换成所述第一模式的脉冲数时，进入所述第一模式，输出第一控制信号，并通过所述第一控制信号控制所述第二开关闭合、所述第三开关断开，使所述第一可调节电流源对所述第一电容进行充电，在所述脉冲数达到切换成所述第二模式的脉冲数时，进入所述第二模式，输出第二控制信号，并通过所述第二控制信号控制所述第二开关断开、所述第三开关闭合，使所述第二可调节电流源对所述第一电容进行放电。
可选地，所述可调节电流源单元包括第一固定电流源、第二固定电流源、第二电容、第二开关至第六开关、运算放大器、电阻、第一电流镜和第二电流镜；
所述第一固定电流源的输出端与所述第二开关的第一端相连，所述第二开关的第二端与所述第二电容的第一端相连；所述第二固定电流源的输入端与所述第三开关的第一端相连，所述第二固定电流源的输出端接地，所述第三开关的第二端与所述第二电容的第一端相连；所述第二电容的第一端与所述运算放大器的第一输入端相连，且所述第二电容的第二端接地；
所述电阻的第一端与所述运算放大器的第二输入端相连，所述电阻的第二端接地；
所述运算放大器的输出端与所述第六开关的控制端相连，所述第六开关的第一端与所述电阻的第一端相连，所述第六开关的第二端与所述第一电流镜的输入端相连；
所述第一电流镜的第一输出端与所述第二电流镜的输入端相连，所述第一电流镜的第二输出端与第四开关的第一端相连，所述第四开关的第二端与所述第一电容的第一端相连；
所述第二电流镜的输出端与第五开关的第一端相连，所述第五开关的第二端与所述第一电容的第一端相连；
所述比较器的输出端通过第一与门和第一反相器与所述第二开关的控制端相连，所述比较器的输出端通过第二与门和所述第三开关的控制端相连；所述计数器的输出端与所述第一与门的另一个输入端相连以及通过第二反相器和所述第二与门的另一个输入端相连；
所述计数器用于在所述脉冲数达到切换成第一模式的脉冲数时，进入第一模式，输出第一控制信号，并通过所述第一控制信号控制所述第三开关断开、所述第五开关闭合、所述第六开关断开，同时所述比较器控制所述第二开关闭合或断开，使所述可调节电流源单元对所述第一电容进行充电，在所述脉冲数达到切换成第二模式的脉冲数时，进入第二模式，输出第二控制信号，并通过所述第二控制信号控制所述第二开关断开、所述第五开关断开、所述第六开关闭合，同时所述比较器控制所述第三开关闭合或断开，使所述可调节电流源单元对所述电容进行放电；
其中，在所述可调节电流源单元对所述第一电容进行充电的过程中，所述第二电容的电压逐渐增大，使得所述第一电容的充电电流逐渐增大；在所述可调节电流源单元对所述第一电容进行放电的过程中，所述第二电容的电压逐渐减小，使得所述第一电容的充电电流逐渐减小，以使所述比较器输出的展频时钟信号为波形为三角锯齿波的时钟信号。
可选地，还包括第七开关，所述第七开关的第一端与所述第二电容的第一端相连，所述第七开关的第二端接地；
所述计数器的输出端与所述第七开关的控制端相连，用于在进入所述第一模式或所述第二模式之前，输出第三控制信号，以控制所述第七开关闭合，以使所述第七开关对所述第二电容放电。
可选地，所述可调节电流源单元包括第二参考电压源、数模转换器、运算放大器、第二开关、电阻、第一电流镜、第二电流镜、第三开关和第四开关；
所述第二参考电压源与所述数模转换器的第一输入端相连，所述计数器与所述数模转换器的第二输入端相连，所述数模转换器的输出端与所述运算放大器的第一输入端相连，所述电阻与所述运算放大器的第二输入端相连，所述运算放大器的输出端与所述第二开关的控制端相连，所述第二开关的第一端与所述电阻的第一端相连，所述第二开关的第二端与所述第一电流镜的输入端相连；所述第一电流镜的第一输出端与所述第二电流镜的输入端相连，所述第一电流镜的第二输出端与所述第三开关的第一端相连，所述第三开关的第二端与所述第一电容的第一端相连；所述第二电流镜的输出端与所述第四开关的第一端相连，所述第四开关的第二端与所述第一电容的第一端相连；
所述计数器用于在所述脉冲数达到切换成第一模式的脉冲数时，进入所述第一模式，输出第一控制信号和第一计数信号，并通过所述第一控制信号控制所述第三开关闭合、所述第四开关断开，同时所述数模转换器将所述第一计数信号转换为第一电压，使所述可调节电流源单元对所述第一电容进行充电，在所述脉冲数达到切换成第二模式的脉冲数时，进入所述第二模式，输出第二控制信号和第二计数信号，并通过所述第二控制信号控制所述第三开关断开、所述第四开关闭合，同时所述数模转换器将所述第二计数信号转换为第二电压，使所述可调节电流源单元对所述电容进行放电；
其中，在所述可调节电流源单元对所述第一电容进行充电的过程中，所述第一电压逐渐增大，使得所述第一电容的充电电流逐渐增大；在所述可调节电流源单元对所述第一电容进行放电的过程中，所述第二电压逐渐减小，使得所述第一电容的充电电流逐渐减小，以使所述比较器输出的展频时钟信号为波形为三角锯齿波的时钟信号。
可选地，所述数模转换器为10位一元-R-2R型数模转换器。
一种切换式电源转换器，包括如上任一项所述的展频时钟信号产生电路。
与现有技术相比，本发明所提供的技术方案具有以下优点：
本发明所提供的展频时钟信号产生电路和切换式电源转换器，比较器比较参考电压和第一电容的电压，并在第一电容的电压达到参考电压时，控制第一电容放电，以输出展频时钟信号，计数器根据比较器输出的展频时钟信号的脉冲数进行第一模式和第二模式的切换，并在第一模式下控制可调节电流源单元对第一电容进行充电，在第二模式下控制可调节电流源单元对第一电容进行放电，可调节电流源单元对第一电容进行充电或放电，并且向第一电容输出的充电电流在充电过程中逐渐增大，向第一电容输出的放电电流在放电过程中逐渐增大，或者，向第一电容输出的充电电流在充电过程中逐渐减小，向第一电容输出的放电电流在放电过程中逐渐增大，以使比较器输出的展频时钟信号为波形为三角锯齿波的时钟信号。与三角波的展频时钟信号相比，三角锯齿波的展频时钟信号对电磁波干扰的衰减效果更好，因此，本发明提供的展频时钟信号产生电路的抗电磁干扰的效果更好。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种展频时钟信号产生电路的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的震荡器的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种可调节电流源单元的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的一种可调节电流源和第一电容的电流曲线示意图；
图5为本发明实施例提供的另一种可调节电流源和第一电容的电流曲线示意图；
图6为本发明实施例提供的另一种可调节电流源单元的结构示意图；
图7为本发明实施例提供的又一种可调节电流源单元的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供了一种展频时钟信号产生电路，如图1所示，包括第一参考电压源10、可调节电流源单元11、计数器12和震荡器13，其中，如图2所示，震荡器13包括比较器130和第一电容131。
其中，第一参考电压源10用于向比较器130提供参考电压；比较器130用于比较参考电压和第一电容131的电压，并在第一电容131的电压达到参考电压时，控制第一电容131放电，以输出展频时钟信号；可调节电流源单元11用于对第一电容131进行充电或放电，且向所述第一电容131输出的充电电流在充电过程中逐渐增大，向所述第一电容131输出的放电电流在放电过程中逐渐增大，或者，向第一电容131输出的充电电流在充电过程中逐渐减小，向第一电容131输出的放电电流在放电过程中逐渐增大，以使比较器130输出的展频时钟信号为波形为三角锯齿波的时钟信号；计数器12用于根据比较器130输出的展频时钟信号的脉冲数进行第一模式和第二模式的切换，并在第一模式下控制可调节电流源单元11对第一电容131进行充电，在第二模式下控制可调节电流源单元11对第一电容131进行放电。
如图2所示，震荡器13还包括参考电流源132和第一开关133，第一参考电压源10的输出端与比较器130的第一输入端相连，第一电容131的第一端与比较器130的第二输入端相连；可调节电流源单元11和参考电流源132都与第一电容131的第一端相连，第一电容131的第二端接地；计数器12的输入端与比较器130的输出端相连，计数器12的输出端与可调节电流源单元11相连；第一开关133的第一端与第一电容131的第一端相连，第一开关133的第二端与第一电容131的第二端相连，第一开关133的控制端与比较器130的输出端相连，比较器130通过控制第一开关133闭合控制第一电容放电。
需要说明的是，本发明中的可调节电流源单元11是在参考电流源132对第一电容131充电的过程中，对第一电容131进行充电和放电的。
可选地，如图3所示，可调节电流源单元11包括第一可调节电流源110、第二可调节电流源111、第二开关112和第三开关113，第一可调节电流源110和第二可调节电流源111是输出电流为三角波电流的电流源；
第一可调节电流源110的输出端与第二开关112的第一端相连，第二开关112的第二端与第一电容131的第一端相连；第二可调节电流源111的输入端与第三开关113的第一端相连，第三开关113的第二端与第一电容131的第一端相连，第二可调节电流源111的输出端接地；
计数器12的输出端与第二开关112和第三开关113的控制端相连，用于在输出的展频时钟信号的脉冲数达到切换成第一模式的脉冲数时，进入第一模式，输出第一控制信号，并通过第一控制信号控制第二开关112闭合、第三开关113断开，使第一可调节电流源110对第一电容131进行充电，在输出的展频时钟信号的脉冲数达到切换成第二模式的脉冲数时，进入第二模式，输出第二控制信号，并通过第二控制信号控制第二开关112断开、第三开关113闭合，使第二可调节电流源111对第一电容131进行放电。
下面对图3所示的展频时钟产生电路的工作过程进行说明。
参考电流源132以恒定电流向第一电容131充电，比较器130比较第一参考电压源10输入的参考电压和第一电容131的电压，并在第一电容131的电压达到参考电压时，控制第一电容131放电，并且，在第一电容131放电的同时，参考电流源132重新对第一电容131充电。其中，当第一参考电压源10输入的参考电压小于第一电容131的电压时，比较器130输出高电平，当第一参考电压源10输入的参考电压大于第一电容131的电压时，比较器130输出低电平，基于此，在第一电容131不断充放电的过程中，比较器130输出高低电平交替的展频时钟信号。其中，当比较器130输出高电平时，会控制第一开关133闭合，使得第一开关133和第一电容131形成放电回路，使得第一电容131放电。
计数器12计算比较器130输出的展频时钟信号的脉冲数，当脉冲数达到切换成第一模式的脉冲数时，其中每输出一个高电平即为一个脉冲，计数器12进入第一模式，输出第一控制信号，控制第二开关112闭合、第三开关113断开，使第一可调节电流源110对第一电容131进行充电，此时，可调节电流源单元11和参考电流源132共同对第一电容131充电，并且，第一可调节电流源110的电流由图4所示的最高点a1逐渐下降至最低点a2，使得第一电容131的电流由图4所示的最高点b1下降至中心点b2，进而使得输出的展频时钟信号的频率从频率最高点下降至中心频率。
当脉冲数达到切换成第二模式的脉冲数时，计数器12进入第二模式，输出第二控制信号，控制第二开关112断开、第三开关113闭合，使第二可调节电流源111对第一电容131进行放电，并且，此时，第二可调节电流源111的电流由图4所示的最低点a2逐渐上升至最高点a1，使得第一电容131的电流由图4所示的中心点b2下降至最低点b3，进而使得输出的展频时钟信号的频率从中心频率下降至频率最低点。
基于此，计数器12在第一模式和第二模式之间不断切换后，即第一可调节电流源110对第一电容131进行充电、第二可调节电流源111对第一电容131进行放电的过程不断重复后，输出的展频时钟信号为如图4或图5所示的三角锯齿波信号。
可选地，第二开关112和第三开关113中一个为PMOS晶体管、另一个为NMOS晶体管，计数器12输出的第一控制信号和第二控制信号分别为低电平或高电平，如第一控制信号为低电平时，第二控制信号为高电平。例如，第二开关112为PMOS晶体管、第三开关113为NMOS晶体管时，计数器12输出低电平至第二开关112和第三开关113的控制端，会使得第二开关112闭合、第三开关113断开；计数器12输出高电平至第二开关112和第三开关113的控制端，会使得第二开关112断开、第三开关113闭合。
进一步可选地，切换成第一模式的脉冲数可以为0、2048、4096、6144…，切换成第二模式的脉冲数可以为1024、3072、5120…，当然，本发明并不仅限于此。并且，本发明中可以通过设置第一模式和第二模式对应的脉冲数即设置第一模式和第二模式对应的脉冲数的差值，设置输出的展频时钟信号的频率，从而可以不需要大面积的数模转换器(Digitalto analog converter，DAC)或大面积的电容即可产生10kHz的仿真信号的三角锯齿波，即产生10kHz的展频时钟信号。
当然，本发明并不仅限于此，在另一实施例中，如图6所示，可调节电流源单元11包括第一固定电流源114、第二固定电流源115、第二电容116、第二开关117至第六开关121、运算放大器122、第七开关123、电阻124、第一电流镜125和第二电流镜126；
第一固定电流源114的输出端与第二开关117的第一端相连，第二开关117的第二端与第二电容116的第一端相连；第二固定电流源115的输入端与第三开关118的第一端相连，第二固定电流源115的输出端接地，第三开关118的第二端与第二电容116的第一端相连；第二电容116的第一端与运算放大器122的第一输入端相连，且第二电容116的第一端与第七开关123的第一端相连，第二电容116和第七开关123的第二端接地；电阻124的第一端与运算放大器122的第二输入端相连，电阻124的第二端接地；运算放大器122的输出端与第六开关121的控制端相连，第六开关121的第一端与电阻124的第一端相连，第六开关121的第二端与第一电流镜125的输入端相连；第一电流镜125的第一输出端与第二电流镜126的输入端相连，第一电流镜125的第二输出端与第四开关119的第一端相连，第四开关119的第二端与第一电容131的第一端相连；
第二电流镜126的输出端与第五开关120的第一端相连，第五开关120的第二端与第一电容131的第一端相连；比较器130的输出端通过第一与门127和第一反相器128与第二开关117的控制端相连，比较器130的输出端通过第二与门129和第三开关118的控制端相连；计数器12的输出端和第一与门127的另一个输入端相连、通过第二反相器130和第二与门129的另一个输入端相连、和第七开关123的控制端相连。
下面对图6所示的展频时钟产生电路的工作过程进行说明。
同样，参考电流源132以恒定电流向第一电容131充电，比较器130比较第一参考电压源10输入的参考电压和第一电容131的电压，并在第一电容131的电压达到参考电压时，控制第一电容131放电，并且，在第一电容131放电的同时，参考电流源132重新对第一电容131充电。其中，当第一电容131的电压大于第一参考电压源10输入的参考电压时，比较器130输出高电平，当第一电容131的电压小于第一参考电压源10输入的参考电压时，比较器130输出低电平，基于此，在第一电容131不断充放电的过程中，比较器130输出高低电平交替的展频时钟信号。其中，当比较器130输出高电平时，会控制第一开关133闭合，使得第一开关133和第一电容131形成放电回路，使得第一电容131放电。
在到达第一模式的切换点之后，例如，脉冲数大于0时，计数器12进入第一模式，输出的是第一控制信号如高电平信号，使得第三开关118断开。
当比较器130输出第一信号如高电平时，第二开关117闭合、第一固定电流源114向第二电容116充电，运算放大器122和第六开关121构成的反馈闭合回路，将电阻124的电压锁定为与第二电容116的电压相等，即VA＝VB，并产生电流Ix，Ix＝VB/R124，在第一电流镜125的作用下，电流I1输入到第二电流镜126的输入端，电流I2输入到第四开关119的输入端，在第二电流镜126的作用下，电流I3输入到第五开关120的输入端。其中，I1与Ix具有一定比例，I2与Ix具有一定比例，I3与I1具有一定比例。由于到达第一模式的切换点之后，计数器12输出高电平信号，会控制第四开关119闭合、第五开关120断开，因此，电流I2会通过导通的第四开关119流向第一电容131，向第一电容131充电；
其中，在第一固定电流源114向第二电容116充电的过程中，第二电容116的电压不断增大，使得电阻124的电压不断增大、电流Ix、I1和I2不断增大，使得第一电容131的电流由图5所示的中心点b2上升至最高点b1，进而使得输出的展频时钟信号的频率从中心频率上升至频率最高点。
当比较器130输出第二信号如低电平时，第二开关117断开，第二电容116的电压和电阻124的电压保持不变、电流Ix、I1和I2保持不变，可调节电流源单元以恒定的电流I2向第一电容131充电。
在到达第二模式的切换点之后，例如，脉冲数达到1024后，计数器12进入第二模式，输出第二控制信号如低电平信号，使得第二开关117持续断开。
当比较器130输出第一信号如高电平时，第三开关118闭合，第二可调节电流源115对第二电容116进行放电，使得第二电容116的电压和电阻124的电压不断减小、电流Ix、I1和I2不断减小，由于到达第二模式的切换点之后，计数器12输出低电平信号，会控制第四开关119断开、第五开关120闭合，因此，电流I3会通过导通的第五开关120流出第一电容131，对第一电容131放电。由于电流I3不断减小，使得第一电容131的电流由图5所示的最低点b3上升至中心点b2，进而使得输出的展频时钟信号的频率从频率最低点上升至中心频率。
当比较器130输出第二信号如低电平时，第三开关118断开，第二电容116的电压和电阻124的电压保持不变、电流Ix、I1、I2和I3保持不变，可调节电流源单元以恒定的电流I3向第一电容131放电。
在计数器12不断在第一模式和第二模式之间切换后，即第一可调节电流源114向第二电容116充电、第二可调节电流源115向第二电容116放电的过程不断重复后，输出的展频时钟信号为如图5所示的三角锯齿波信号。
在图6所示的可调节电流源单元11中，第二开关117和第三开关118由比较器130输出的小占空比的固定波形的展频时钟信号控制，可以有效缩小面积，使得本发明的展频时钟产生电路适用于微芯片集成电路。
需要说明的是，第七开关123会在一定周期后对第二电容116进行放电，以避免电荷不断积累而造成错误，其中，计数器12会在进入第一模式或第二模式之前的一个时钟周期内输出第三控制信号，如在第1024个脉冲时间内，控制第七开关123闭合，对第二电容116进行放电。
在本发明的另一实施例中，如图7所示，可调节电流源单元11包括第二参考电压源1101、数模转换器1102、运算放大器1103、第二开关1104、电阻1105、第一电流镜1106、第二电流镜1107、第三开关1108和第四开关1109。其中，数模转换器1102为10位Unary-R-2R型DAC，即10位一元-R-2R型数模转换器。
第二参考电压源1101与数模转换器1102的第一输入端相连，计数器12与数模转换器1102的第二输入端相连，数模转换器1102的输出端与运算放大器1103的第一输入端相连，电阻1105与运算放大器1103的第二输入端相连，运算放大器1103的输出端与第二开关1104的控制端相连，第二开关1104的第一端与电阻1105的第一端相连，第二开关1104的第二端与第一电流镜1106的输入端相连；第一电流镜1106的第一输出端与第二电流镜1107的输入端相连，第一电流镜1106的第二输出端与第三开关1108的第一端相连，第三开关1108的第二端与第一电容131的第一端相连；第二电流镜1107的输出端与第四开关1109的第一端相连，第四开关1109的第二端与第一电容131的第一端相连。
下面对图7所示的展频时钟产生电路的工作过程进行说明。
同样，参考电流源132以恒定电流向第一电容131充电，比较器130比较第一参考电压源10输入的参考电压和第一电容131的电压，并在第一电容131的电压达到参考电压时，控制第一电容131放电，并且，在第一电容131放电的同时，参考电流源132重新对第一电容131充电。其中，当第一电容131的电压大于第一参考电压源10输入的参考电压时，比较器130输出高电平，当第一电容131的电压小于第一参考电压源10输入的参考电压时，比较器130输出低电平，基于此，在第一电容131不断充放电的过程中，比较器130输出高低电平交替的展频时钟信号。其中，当比较器130输出高电平时，会控制第一开关133闭合，使得第一开关133和第一电容131形成放电回路，使得第一电容131放电。
在到达第一模式的切换点之后，计数器12进入第一模式，输出第一控制信号如高电平和第一计数信号，数模转换器1102将第一计数信号转换为第一电压，并输出至运算放大器1103，运算放大器1103和第二开关1104构成的反馈闭合回路将电阻124的电压锁定为第一电压，即令电阻124的电压VB等于第一电压VA，并产生电流Ix，Ix＝VB/R124，在第一电流镜125的作用下，电流I1输入到第二电流镜126的输入端，电流I2输入到第五开关120的输入端，在第二电流镜126的作用下，电流I3输入到第六开关121的输入端。其中，I1与Ix具有一定比例，I2与Ix具有一定比例，I3与I1具有一定比例。由于计数器12输出的第一控制信号即高电平信号，会控制第三开关1108闭合、第四开关1109断开，因此，电流I2会通过导通的第三开关1108流向第一电容131，向第一电容131充电；
在到达第二模式的切换点之后，计数器12进入第二模式，输出第二控制信号如高电平和第二计数信号，数模转换器1102将第二计数信号转换为第二电压，并输出至运算放大器1103，运算放大器1103和第二开关1104构成的反馈闭合回路将电阻124的电压锁定为第二电压，即令电阻124的电压VB等于第二电压VA，并产生电流Ix，Ix＝VB/R124，在第一电流镜125的作用下，电流I1输入到第二电流镜126的输入端，电流I2输入到第五开关120的输入端，在第二电流镜126的作用下，电流I3输入到第六开关121的输入端。其中，I1与Ix具有一定比例，I2与Ix具有一定比例，I3与I1具有一定比例。由于计数器12输出的第二控制信号即低电平信号，会控制第三开关1108断开、第四开关1109闭合，因此，电流I3会通过导通的第四开关1109流出第一电容131，向第一电容131放电；
需要说明的是，在计数器12计数的过程中，在第一模式下，第一计数信号会从0000000000逐渐变为1111111111，使得数模转换器1102输出的第一电压从1mV逐渐增大到1V，使得电阻124的电压不断增大、电流Ix、I1和I2不断增大，使得第一电容131的电流由图5所示的中心点b2上升至最高点b1，进而使得输出的展频时钟信号的频率从中心频率上升至频率最高点。在第二模式下，第一计数信号会从1111111111逐渐变为0000000000，使得数模转换器1102输出的第一电压从1V逐渐减小到1mV，使得第二电容116的电压和电阻124的电压不断减小、电流Ix、I1和I2不断减小，使得第一电容131的电流由图5所示的最低点b3上升至中心点b2，进而使得输出的展频时钟信号的频率从频率最低点上升至中心频率。
在计数器12不断在第一模式和第二模式之间切换后，即第一可调节电流源114向第二电容116充电、第二可调节电流源115向第二电容116放电的过程不断重复后，输出的展频时钟信号为如图5所示的三角锯齿波信号。
需要说明的是，本实施例中仅以计数器12为10位的计数器、第二参考电压源1101输出的参考电压为1V为例进行说明，本发明并不仅限于此。
本发明实施例还提供了一种切换式电源转换器，包括如上任一实施例提供的展频时钟信号产生电路。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种展频时钟信号产生电路，其特征在于，包括第一参考电压源、可调节电流源单元、计数器和震荡器，所述震荡器包括比较器和第一电容；
所述第一参考电压源用于向所述比较器提供参考电压；
所述比较器用于比较所述参考电压和所述第一电容的电压，并在所述第一电容的电压达到所述参考电压时，控制所述第一电容放电，以输出展频时钟信号；
所述可调节电流源单元用于对所述第一电容进行充电或放电，且向所述第一电容输出的充电电流在充电过程中逐渐增大，向所述第一电容输出的放电电流在放电过程中逐渐增大，或者，向所述第一电容输出的充电电流在充电过程中逐渐减小，向所述第一电容输出的放电电流在放电过程中逐渐增大，以使所述比较器输出的展频时钟信号为波形为三角锯齿波的时钟信号；
所述计数器用于根据所述比较器输出的展频时钟信号的脉冲数进行第一模式和第二模式的切换，并在所述第一模式下控制所述可调节电流源单元对所述第一电容进行充电，在所述第二模式下控制所述可调节电流源单元对所述第一电容进行放电。
2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述震荡器还包括参考电流源和第一开关；
所述第一参考电压源的输出端与所述比较器的第一输入端相连，所述第一电容的第一端与所述比较器的第二输入端相连；所述可调节电流源单元和所述参考电流源都与所述第一电容的第一端相连，所述第一电容的第二端接地；所述计数器的输入端与所述比较器的输出端相连，所述计数器的输出端与所述可调节电流源单元相连；所述第一开关的控制端与所述比较器的输出端相连，所述比较器通过控制所述第一开关闭合控制所述第一电容放电。
3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述可调节电流源单元包括第一可调节电流源、第二可调节电流源、第二开关和第三开关，所述第一可调节电流源和第二可调节电流源为输出电流波形为三角波的电流源；
所述第一可调节电流源的输出端与所述第二开关的第一端相连，所述第二开关的第二端与所述第一电容的第一端相连；所述第二可调节电流源的输入端与所述第三开关的第一端相连，所述第三开关的第二端与所述第一电容的第一端相连，所述第二可调节电流源的输出端接地；
所述计数器的输出端与所述第二开关和第三开关的控制端相连，用于在所述脉冲数达到切换成所述第一模式的脉冲数时，进入所述第一模式，输出第一控制信号，并通过所述第一控制信号控制所述第二开关闭合、所述第三开关断开，使所述第一可调节电流源对所述第一电容进行充电，在所述脉冲数达到切换成所述第二模式的脉冲数时，进入所述第二模式，输出第二控制信号，并通过所述第二控制信号控制所述第二开关断开、所述第三开关闭合，使所述第二可调节电流源对所述第一电容进行放电。
4.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述可调节电流源单元包括第一固定电流源、第二固定电流源、第二电容、第二开关至第六开关、运算放大器、电阻、第一电流镜和第二电流镜；
所述第一固定电流源的输出端与所述第二开关的第一端相连，所述第二开关的第二端与所述第二电容的第一端相连；所述第二固定电流源的输入端与所述第三开关的第一端相连，所述第二固定电流源的输出端接地，所述第三开关的第二端与所述第二电容的第一端相连；所述第二电容的第一端与所述运算放大器的第一输入端相连，且所述第二电容的第二端接地；
所述电阻的第一端与所述运算放大器的第二输入端相连，所述电阻的第二端接地；
所述运算放大器的输出端与所述第六开关的控制端相连，所述第六开关的第一端与所述电阻的第一端相连，所述第六开关的第二端与所述第一电流镜的输入端相连；
所述第一电流镜的第一输出端与所述第二电流镜的输入端相连，所述第一电流镜的第二输出端与第四开关的第一端相连，所述第四开关的第二端与所述第一电容的第一端相连；
所述第二电流镜的输出端与第五开关的第一端相连，所述第五开关的第二端与所述第一电容的第一端相连；
所述比较器的输出端通过第一与门和第一反相器与所述第二开关的控制端相连，所述比较器的输出端通过第二与门和所述第三开关的控制端相连；所述计数器的输出端与所述第一与门的另一个输入端相连以及通过第二反相器和所述第二与门的另一个输入端相连；
所述计数器用于在所述脉冲数达到切换成第一模式的脉冲数时，进入第一模式，输出第一控制信号，并通过所述第一控制信号控制所述第三开关断开、所述第四开关闭合、所述第五开关断开，同时所述比较器控制所述第二开关闭合或断开，使所述可调节电流源单元对所述第一电容进行充电，在所述脉冲数达到切换成第二模式的脉冲数时，进入第二模式，输出第二控制信号，并通过所述第二控制信号控制所述第二开关断开、所述第四开关断开、所述第五开关闭合，同时所述比较器控制所述第三开关闭合或断开，使所述可调节电流源单元对所述电容进行放电；
其中，在所述可调节电流源单元对所述第一电容进行充电的过程中，所述第二电容的电压逐渐增大，使得所述第一电容的充电电流逐渐增大；在所述可调节电流源单元对所述第一电容进行放电的过程中，所述第二电容的电压逐渐减小，使得所述第一电容的充电电流逐渐减小，以使所述比较器输出的展频时钟信号为波形为三角锯齿波的时钟信号。
5.根据权利要求4所述的电路，其特征在于，还包括第七开关，所述第七开关的第一端与所述第二电容的第一端相连，所述第七开关的第二端接地；
所述计数器的输出端与所述第七开关的控制端相连，用于在进入所述第一模式或所述第二模式之前，输出第三控制信号，以控制所述第七开关闭合，以使所述第七开关对所述第二电容放电。
6.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述可调节电流源单元包括第二参考电压源、数模转换器、运算放大器、第二开关、电阻、第一电流镜、第二电流镜、第三开关和第四开关；
所述第二参考电压源与所述数模转换器的第一输入端相连，所述计数器与所述数模转换器的第二输入端相连，所述数模转换器的输出端与所述运算放大器的第一输入端相连，所述电阻与所述运算放大器的第二输入端相连，所述运算放大器的输出端与所述第二开关的控制端相连，所述第二开关的第一端与所述电阻的第一端相连，所述第二开关的第二端与所述第一电流镜的输入端相连；所述第一电流镜的第一输出端与所述第二电流镜的输入端相连，所述第一电流镜的第二输出端与所述第三开关的第一端相连，所述第三开关的第二端与所述第一电容的第一端相连；所述第二电流镜的输出端与所述第四开关的第一端相连，所述第四开关的第二端与所述第一电容的第一端相连；
所述计数器用于在所述脉冲数达到切换成第一模式的脉冲数时，进入所述第一模式，输出第一控制信号和第一计数信号，并通过所述第一控制信号控制所述第三开关闭合、所述第四开关断开，同时所述数模转换器将所述第一计数信号转换为第一电压，使所述可调节电流源单元对所述第一电容进行充电，在所述脉冲数达到切换成第二模式的脉冲数时，进入所述第二模式，输出第二控制信号和第二计数信号，并通过所述第二控制信号控制所述第三开关断开、所述第四开关闭合，同时所述数模转换器将所述第二计数信号转换为第二电压，使所述可调节电流源单元对所述电容进行放电；
其中，在所述可调节电流源单元对所述第一电容进行充电的过程中，所述第一电压逐渐增大，使得所述第一电容的充电电流逐渐增大；在所述可调节电流源单元对所述第一电容进行放电的过程中，所述第二电压逐渐减小，使得所述第一电容的充电电流逐渐减小，以使所述比较器输出的展频时钟信号为波形为三角锯齿波的时钟信号。
7.根据权利要求6所述的电路，其特征在于，所述数模转换器为10位一元-R-2R型数模转换器。
8.一种切换式电源转换器，其特征在于，包括权利要求1～7任一项所述的展频时钟信号产生电路。
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