CN112994445B - 减少dc-dc电源电磁干扰的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种减少DC‑DC电源电磁干扰的装置和方法。驱动电路受控产生驱动电流，第一电流镜和第二电流镜分别镜像驱动电流为第一电容充电，锁存器对第一点电容释放高电平的时间锁存，锁存器输出信号翻转后得到翻转信号，翻转信号同振荡器输出的信号一起控制第一电容的放电，计数器对翻转信号进行循环计数，根据计数控制第二电流镜对第一电容充电的速度，翻转信号再次翻转得到二次翻转信号，二次翻转信号作为最终输出的信号。本发明可以周期性改变DC‑DC电源的中心频率，使每一个频率点产生的电磁干扰幅值降低，并且对齐最终输出信号与振荡器输出信号的相位。

Description

减少DC-DC电源电磁干扰的装置和方法

技术领域

本发明涉及集成电路电源管理技术领域，尤其是一种减少DC-DC电源电磁干扰的装置和方法。

背景技术

目前常见的DC-DC电源的振荡器输出的信号的中心频率较为恒定，由于存在功率器件的开关，不可避免的产生电磁干扰现象：在开关高速开关时，振荡器输出信号的频率容易与功率器件频率之间耦合，产生一些次谐波分量，形成电磁干扰（EMI）。电磁干扰可能对通讯信号、电子设备等造成干扰，造成仪器设备失效或损坏，甚至可能危害人的健康。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种减少DC-DC电源电磁干扰的装置，以通过周期性改变DC-DC电源的中心频率，使每一个频点产生的电磁干扰幅度值降低。

本发明采用的技术方案如下：

一种减少DC-DC电源电磁干扰的装置，包括：驱动电路、第一电流镜、第二电流镜、计数器、第三开关、第四开关以及锁存器；

所述驱动电路受控产生驱动电流。驱动电路受控产生或不产生驱动电流。

所述第一电流镜两端分别连接所述驱动电路和第一电容。第一电流镜被配置为：镜像所述驱动电路的驱动电流，为所述第一电容充电。

所述锁存器的一个输入端连接所述第一电容，所述锁存器的另一输入端连接所述DC-DC电源的振荡器的输出端，在两输入端的信号均发生翻转时，输出端输出的信号翻转，锁存器被配置为：对第一电容释放高电平的时间锁存。所述锁存器的输出端通过第一反相器连接所述第四开关的控制端，所述第四开关的两端与所述第一电容的两端并联，第四开关根据自身控制端的输入信号，导通或关断自身的两端；所述第一反相器通过第二反相器输出最终的信号，即装置的输出信号。第一反相器和第二反相器均为使信号发生翻转的器件。

所述计数器的输入端连接所述第一反相器的输出端，所述计数器的输出端连接所述第二电流镜的控制端。计数器被配置为：对所述锁存器输出的脉冲进行循环计数，根据计数控制所述第二电流镜输出电流的大小。

所述第二电流镜两端分别连接所述驱动电路和所述第一电容。第二电流镜被配置为：镜像所述驱动电路的电流，根据自身控制端输入的信号，调整输出电流的大小。

所述DC-DC电源的振荡器的输出端连接所述第三开关的控制端，所述第三开关的两端与所述第一电容的两端并联。所述第三开关被配置为：根据自身控制端的输出信号，导通或关断自身的两端。

进一步的，所述第一电容与所述锁存器之间，连接有滤波器件。滤波器件对第一电容释放的电平进行整形。

进一步的，所述驱动电路设置有第一开关，所述第一开关的控制端接入一个使能信号，该使能信号控制第一开关的导通或关断，从而控制驱动电路产生或不产生驱动电流。

进一步的，所述驱动电路包括阻抗元件和下拉电流电路，所述阻抗元件两端分别连接电源和所述下拉电流电路；所述下拉电流电路的控制端接入一个使能信号。下拉电流电路在使能信号的控制下，产生下拉电流，拉低阻抗原件一端的电势，在阻抗原件两端产生电势差，从而在阻抗原件上产生驱动电流。

进一步的，所述第二电流镜包括至少一条支路，各所述支路分别连接所述第一电容；所述计数器的位数与所述第二电流镜的支路数相同，所述计数器的每一位分别接入所述第二电流镜的一条支路的使能端。计数器的每一位存在两种状态：1或者0，计数器的每一位分别控制一条支路，控制所连接支路的开启或关闭，从而控制所有支路合路后的电流大小。

为解决上述全部或部分问题，本发明还提供了一种减少DC-DC电源电磁干扰的方法，包括：

生成驱动电流；

对所述驱动电流分别进行第一镜像和第二镜像，分别得到第一充电电流和第二充电电流，所述第一充电电流和第二充电电流分别为第一电容充电；

对第一电容释放高电平的时间锁存，对锁存后得到的信号进行翻转，得到翻转信号，对所述翻转信号的脉冲进行计数，根据计数控制所述第二充电电流为所述第一电容充电的速度；所述第一电容的放电行为由以下信号控制：所述DC-DC电源的振荡器的输出信号，以及所述翻转信号；对锁存后得到的信号进行翻转的行为，由所述振荡器的输出信号和所述第一电容的放电行为共同控制；

对所述翻转信号进行翻转，得到二次翻转信号，以所述二次翻转信号作为最终的信号。

进一步的，所述对第一电容释放高电平的时间锁存，包括：

对第一电容释放的电平进行滤波；对滤波后的高电平进行锁存。滤波属于对第一电容释放的电平信号进行整形的过程，防止高、低脉冲的误判。

进一步的，所述生成驱动电流，包括：

下拉阻抗元件一端的电势，使阻抗元件两端产生电势差，在阻抗元件上产生驱动电流。

进一步的，方法还包括：利用第一使能信号控制所述阻抗元件两端的电势差。第一使能信号控制阻抗原件两端的电势差的大小，从而控制驱动电流的产生或不产生。

进一步的，所述根据计数控制所述第二充电电流为所述第一电容充电的速度，包括：

根据计数，控制所述第二充电电流为所述第一电容充电的电流大小。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明基于振荡器产生的时钟周期的基础上，基于锁存器翻转频率进行循环计数，循环产生多种不同的记录，从而控制第二电流镜以多种不同的充电速度为第一电容充电，结合锁存器输出信号的翻转信号、振荡器输出信号对第一电容放电行为的控制，能够使第一电容上电压变化的速度不同，则输出信号每次翻转成为高电平的时间不同，从而周期性改变DC-DC电源的中心频率，避免或降低次谐波分量，使每一条频点产生的电磁干扰幅值降低。

2、本发明利用锁存器输出信号的翻转信号、振荡器输出信号对第一电容放电行为的控制，可以对齐最终输出信号与振荡器输出信号的相位，如图3所示。

3、本发明采用或非门对锁存器输出信号进行翻转，并以第一使能信号进行控制，可以在第一使能信号关断后，立刻使装置失效。

4、本发明第二电流镜多条并联支路的设计，以及通过计数器对支路进行开启/关断的控制的设计，便于周期控制的实现，同时也便于充电电流大小调节的实现。

5、本发明通过第一使能信号同时控制阻抗元件的短路，以及下拉电流电路的失效，以双重控制的方式来提高对装置控制的可靠性。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是减少DC-DC电源电磁干扰的装置电路结构的一个实施例。

图2是计数器结构的一个实施例。

图3是最终输出信号与振荡器输出信号间的相位关系示意图。

图中，VCC为电源，QN为第一使能信号，IB为第二使能信号，MP1为第一P型场效应管，MP2为第二P型场效应管，MP3为第三P型场效应管，MP4为第四P型场效应管，MP5为第五P型场效应管，MP6为第六P型场效应管，MP7为第七P型场效应管，MP8为第八P型场效应管，MP9为第九P型场效应管，MP10为第十P型场效应管，MP11为第十一P型场效应管，MP12为第十二P型场效应管，MP13为第十三P型场效应管，MP14为第十四P型场效应管，MP15为第十五P型场效应管，MP16为第十六P型场效应管，MP17为第十七P型场效应管，MN1为第一N型场效应管，MN2为第二N型场效应管，MN3为第三N型场效应管，MN4为第四N型场效应管，MN5为第五N型场效应管，CAP为第一电容，BUFFER为滤波器件，D为D触发器的信号输入端，Q为D触发器的同相输出端，Clk为D触发器的时钟信号输入端，Set为D触发器的使能端，PREOSC为振荡器输出的信号，OSCB为翻转信号，OSC为二次翻转信号，OFF为第一使能信号的反相信号，Q1为计数器的第一位输出，Q2为计数器的第二位输出，Q3为计数器的第三位输出，Q4为计数器的第四位输出，EN为计数器的使能信号，a为第一电容放电等待期，NOR1为或非门，NOT2为第二反相器，NOT3为第三反相器。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书（包括任何附加权利要求、摘要）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

本发明减少DC-DC电源电磁干扰的装置的构造思路为：

装置包括：驱动电路、第一电流镜、第二电流镜、计数器、第三开关、第四开关以及锁存器。

驱动电路受控产生驱动电流。

第一电流镜两端分别连接驱动电路和第一电容CAP。

锁存器的一个输入端连接第一电容CAP，锁存器的另一输入端连接DC-DC电源的振荡器的输出端，两输入端翻转则输出端翻转，实现对第一电容CAP释放高电平时间的锁存。锁存器的输出端通过第一反相器连接第四开关的控制端，第四开关的两端与第一电容CAP的两端并联；第四开关受其控制端的控制，导通或断开。第一反相器通过第二反相器输出最终的信号，最终输出的信号与锁存器输出的信号相同。

计数器的输入端连接第一反相器的输出端，计数器的输出端连接第二电流镜的控制端。

第二电流镜两端分别连接驱动电路和第一电容CAP。

DC-DC电源的振荡器的输出端连接第三开关的控制端，第三开关的两端与第一电容CAP的两端并联。

本发明的设计思路时通过改变DC-DC电源的中心频率，使振荡器的频率不易与元器件发生耦合，减少次谐波分量的产生，从而使最终输出的信号的每一个频点产生的电磁干扰幅度值降低。具体实现则为周期性改变第一电容充电的电流大小，从而周期性改变第一电容释放高电平的时间，从而改变最终输出的信号的脉冲间隔和持续时间。

实施例一

本实施例公开了一种减少DC-DC电源电磁干扰的装置，包括：驱动电路、第一电流镜、第二电流镜、计数器以及锁存器。驱动电路受控产生驱动电流。在一些实施例中，驱动电路在第一使能信号QN为开启信号时，产生驱动电流，在第一使能信号QN为关断信号时则不产生驱动电流。第一电流镜和第二电流镜分别镜像驱动电路的驱动电流，以分别为第一电容充电。锁存器的输出端经第一反相器得到翻转信号OSCB，计数器对翻转信号OSCB的脉冲进行循环计数，产生若干种记录，并根据计数控制第二电流镜为所述第一电容充电的速度，这样，第一电流镜作为恒定电流镜以固定电流为第一电容充电，第二电流镜作为可变电流镜以可变电流为第一电容充电。DC-DC电源的振荡器输出的信号PREOSC控制第一电容CAP的放电行为，例如振荡器输出高电平时，第一电容CAP放电，振荡器输出低电平时，第一电容CAP蓄电。锁存器连接第一电容CAP，对第一电容CAP释放高电平的时间锁存。锁存器根据输出翻转频率控制第一电容CAP的放电行为，具体为锁存器的输出端通过第一反相器连接第四开关的控制端，第四开关的两端与第一电容CAP的两端并联，第四开关受第一反相器输出信号的控制，导通或关断两端。例如锁存器输出翻转为高电平时，第一电容CAP放电，锁存器输出翻转为低电平时，第一电容CAP蓄电。当然，锁存器和振荡器均是单独作用第一电容CAP，第一电容CAP的充电/放电行为需要综合两者的控制执行。具体而言，锁存器输出信号经翻转后控制第一电容CAP的放电行为，在一些实施例中，锁存器的输出信号、第一使能信号的反相信号经或非门（对应第一反相器）后，控制第一电容CAP的放电行为。以与锁存器输出信号相同的信号作为装置的输出，在一些实施方式中，第一反相器后再连接第二反相器。所谓的放电行为，则为释放存储的电荷的动作。锁存器的翻转，由第一电容CAP放电行为和振荡器输出的信号PREOSC共同控制，在两者均翻转时，锁存器翻转，则可通过将锁存器的两输入端分别连接振荡器的输出信号以及第一电容CAP。

基于锁存器翻转频率进行循环计数，则会循环产生多种不同的记录，从而控制第二电流镜以多种不同的充电速度为第一电容CAP充电。结合锁存器输出信号的翻转信号OSCB（即第一反相器的输出信号）、振荡器输出的信号PREOSC对第一电容CAP放电行为的控制，能够使第一电容CAP上电压变化的速度不同，则输出信号每次翻转成为高电平的时间不同，从而周期性改变DC-DC电源的中心频率，避免或降低次谐波分量，使每一条频点产生的电磁干扰（EMI）幅值降低。并且，结合锁存器输出信号的翻转信号OSCB、振荡器输出的信号PREOSC对第一电容放电行为的控制，能够使锁存器的翻转与振荡器翻转的开始时间保持一致，例如将锁存器输出信号的上升沿与振荡器输出的信号PREOSC的上升沿对齐，如图3所示，其中无OSCB（对应锁存器输出信号的翻转信号OSCB）控制放电得到的振荡器输出信号所产生的延时为第一电容放电等待期a，无法对齐最终输出信号与振荡器输出的信号PREOSC间的相位。

在第一电容CAP与锁存器之间，设置有滤波器件，以对第一电容CAP释放的电信号进行滤波。在一个实施例中，滤波器件由两个反相器串联而成。

驱动电路设置有第一开关，以开启或关断驱动电路。在一个实施例中，驱动电路通过阻抗元件连接到电源产生驱动电流，第一开关对阻抗元件的两端短路，第一开关在第一使能信号QN的控制下开启或关断。进一步的，阻抗元件在与电源VCC相对的一端连接下拉电流电路，下拉电流电路在第一使能信号QN的控制开启或关断。第一使能信号QN为关断信号时，第一开关闭合，阻抗元件两端近似短路，下拉电流电路关断；第一使能信号QN为开启信号时，第一开关断开，下拉电流电路产生下拉电流，阻抗元件两端形成电势差，产生驱动电流。

第一使能信号QN还通过控制第二开关的开启或关断，来控制电源VCC对第一电容CAP的充电行为。

第二电流镜包含至少一条支路，各支路分别连接第一电容CAP，各支路在开启/导通时为第一电容CAP充电，上述计数器的位数与第二电流镜的支路数相同，且计数器的每一位分别控制第二电流镜一条支路的导通或关断（一一对应）。具体而言，计数器至少为一位计数器，即至少记录‘0’、‘1’两种状态，第二电流镜至少包含一条支路，每一条支路对第一电容的充电速度可以相同，也可以不同。计数器的每一位分别对第二电流镜的一条之路的导通或关断进行控制。以计数器为4位计数器为例，如图2所示，每一位分别包含‘0’、‘1’两种状态，则共包含2^4=16种记录，第二电流镜包括4条支路，计数器的每一位分别控制一条支路，则共会产生16种控制结果。假设计数器记录“0001”，则第二电流镜的第一、二、三支路关断/开启，第四支路开启/关断，计数器记录“0011”，则第二电流镜的第一、二支路关断/开启，第三、四支路开启/关断。

锁存器通过一或非门（对应第一反相器）得到翻转信号OSCB，该或非门的另一输入端输入第一使能信号QN的反相信号OFF，第一使能信号QN可通过一反相器得到翻转信号。这样，在第一使能信号为开启信号时，该或非门相当于第一反相器，得到锁存器输出信号的翻转信号OSCB，在第一使能信号QN为关断信号时，该或非门输出立刻变为低电平，装置减轻电磁干扰的功能失效。该或非门输出连接第二反相器，则得到装置输出的信号。

振荡器输出的信号PREOSC通过第三开关控制第一电容CAP的放电行为。翻转信号OSCB通过第四开关控制第一电容CAP的放电行为，对应上述锁存器通过或非门取翻转信号OSCB的实施例，或非门的输出端连接第四开关的控制端。

计数器对于锁存器输出的脉冲进行计数。在一些实施例中，计数器以上述或非门输出的信号作为输入信号进行计数。

实施例二

本实施例公开了一种减少DC-DC电源电磁干扰的装置，包括：驱动电路、第一电流镜、第二电流镜、计数器以及锁存器latch。

如图1所示，驱动电路包括第一P型场效应管MP1、第二P型场效应管MP2、第三P型场效应管MP3、第四P型场效应管MP4、第一N型场效应管MN1、第二N型场效应管MN2和第三N型场效应管MN3。第二P型场效应管MP2的源极连接电源VCC，栅极接地，漏极连接第三P型场效应管MP3的源极。第三P型场效应管MP3的栅极与漏极相连，漏极连接第三N型场效应管MN3的漏极。第一P型场效应管MP1的源极连接第二P型场效应管MP2的源极，第一P型场效应管MP1的漏极连接第三P型场效应管MP3的漏极，第一P型场效应管MP1的栅极连接第一使能信号QN。

第四P型场效应管MP4的源极连接第二使能信号IB，栅极连接第一N型场效应管MN1的栅极，漏极连接第二N型场效应管MN2的漏极。第二N型场效应管MN2的漏极与栅极相连，源极接地。第三N型场效应管MN3镜像第二N型场效应管MN2的电流，即第三N型场效应管MN3的栅极连接第二N型场效应管MN2的栅极，漏极接地，源极作为输出连接第三P型场效应管MP3的漏极。第一N型场效应管MN1的漏极连接第二N型场效应管MN2的漏极，源极接地。第一使能信号QN经第三反相器NOT3后连接第四P型场效应管MP4的栅极，第一使能信号QN经第三反相器NOT3后，得到第一使能信号QN的反相信号OFF。

第一P型场效应管MP1作为第一开关，在第一使能信号QN为开启信号（高电平）时关断（即第一开关断开），第二P型场效应管MP2、第三P型场效应管MP3作为阻抗元件，受电源VCC作用。第四P型场效应管MP4、第一N型场效应管MN1、第二N型场效应管MN2、第三N型场效应管MN3构成下拉电流电路，在第一使能信号QN为开启信号时（第二使能信号IB同样开启），则第三N型场效应管MN3拉低第三P型场效应管MP3漏极电势，则第二P型场效应管MP2、第三P型场效应管MP3导通，产生驱动电流。在第一使能信号QN为关断信号（即QN为低电平）时，第一P型场效应管MP1导通，对第二P型场效应管MP2、第三P型场效应管MP3短路，同时下拉电流电路也不产生下拉电流，则此时不产生驱动电流，装置减轻电磁干扰的功能失效。第二开关在一些实施例中，为第十七P型场效应管MP17，其源极连接电源VCC，漏极连接第一电容CAP，栅极连接第一使能信号QN，在第一使能信号QN为关断信号时，第十七P型场效应管MP17导通，电源VCC为第一电容CAP充电。

第一电流镜包括第五P型场效应管MP5和第六P型场效应管MP6，第五P型场效应管MP5镜像第二P型场效应管MP2的电流，第六P型场效应管MP6镜像第三P型场效应管MP3的电流。具体而言，第五P型场效应管MP5的源极连接电源VCC，栅极接地，漏极连接第六P型场效应管MP6的源极。第六P型场效应管MP6的栅极连接第三P型场效应管MP3的栅极，漏极连接第一电容CAP。当然，第一电流镜还可设计更多组数的形如第五P型场效应管MP5、第六P型场效应管MP6结构的电路来对第一电容CAP充电。

第二电流镜包括4条支路：第一支路、第二支路、第三支路和第四支路。对应的，计数器设计为4位计数器，输出依次包括第一位输出Q1、第二位输出Q2、第三位输出Q3和第四位输出Q4。第二电流镜各支路的结构与第一电流镜类似，区别之处在于控制端非接地，而是连接到计数器的相应输出位。具体而言，第一支路包括第九P型场效应管MP9和第十P型场效应管MP10，第九P型场效应管MP9的源极连接电源VCC，栅极连接计数器的第一位输出Q1，漏极连接第十P型场效应管MP10的源极。第十P型场效应管MP10的栅极连接第三P型场效应管MP3的栅极，漏极连接第一电容CAP。第二支路包括第十一P型场效应管MP11和第十二P型场效应管MP12，第十一P型场效应管MP11的源极连接电源VCC，栅极连接计数器的第二位输出Q2，漏极连接第十二P型场效应管MP12的源极。第十二P型场效应管MP12的栅极连接第三P型场效应管MP3的栅极，漏极连接第一电容CAP。第三支路包括第十三P型场效应管MP13和第十四P型场效应管MP14，第十三P型场效应管MP13的源极连接电源VCC，栅极连接计数器的第三位输出Q3，漏极连接第十四P型场效应管MP14的源极。第十四P型场效应管MP14的栅极连接第三P型场效应管MP3的栅极，漏极连接第一电容CAP。第四支路包括第十五P型场效应管MP15和第十六P型场效应管MP16，第十五P型场效应管MP15的源极连接电源VCC，栅极连接计数器的第四位输出Q4，漏极连接第十六P型场效应管MP16的源极。第十六P型场效应管MP16的栅极连接第三P型场效应管MP3的栅极，漏极连接第一电容CAP。第一支路、第二支路、第三支路和第四支路对第一电容CAP的充电速度不同，如图1所示，驱动电路产生的驱动电流为2μA，第一电流镜的电流为4μA，第一支路电流为8μA，第二支路电流为4μA，第三支路电流为2μA，第四支路电流为1μA，这样，计数器的16种记录则会产生16种不同的电流值为第一电容CAP充电。图1中还包括第七P型场效应管MP7和第八P型场效应管MP8，第七P型场效应管MP7的栅极和源极连接电源VCC，漏极连接第八P型场效应管MP8的源极。第八P型场效应管MP8的栅极连接第三P型场效应管MP3的栅极，漏极连接第一电容CAP。第七P型场效应管MP7和第八P型场效应管MP8作为第一电流镜的备用电路，在第七P型场效应管MP7的栅极接地时，第七P型场效应管MP7和第八P型场效应管MP8所在支路的电流与第一电流镜的电流不等，以此可补充或替换第一电流镜，更改对第一电容CAP的充电速度。

计数器由4个D触发器顺序连接而成，如图2所示，计数器的使能信号EN分别连接各D触发器的使能端Set，使各D触发器使能，每一个D触发器同相输出端Q的值作为计数器的一位输出，前一位D触发器的同相输出端Q连接后一D触发器的信号输入端D，第三位输出Q3和第四位输出Q4通过一异或非门连接第一位D触发器的信号输入端D。需要计数的信号分别接入各D触发器的时钟信号输入端Clk。

振荡器输出的信号PREOSC通过控制第五N型场效应管MN5的导通或关断来控制第一电容CAP的放电行为。具体而言，第五N型场效应管MN5的漏极连接第一电容CAP的高电势端，源极与第一电容CAP的另一端并联接地，栅极连接振荡器输出的信号PREOSC，则在振荡器输出的信号PREOSC为高电平时，第五N型场效应管MN5导通，第一电容CAP释放存储的电荷。

锁存器latch输出信号经过第一反相器翻转，得到翻转信号OSCB，翻转信号OSCB通过控制第四N型场效应管MN4的导通或关断，来与振荡器输出的信号PREOSC一同控制第一电容CAP的放电行为。具体而言，第四N型场效应管MN4的漏极连接第一电容CAP的高电势端，源极与第一电容CAP的另一端并联接地，栅极接入翻转信号OSCB。

第一电容CAP经滤波器BUFFER连接锁存器latch的一个输入端，振荡器输出的信号PREOSC同样连接锁存器latch的一个输入端。锁存器latch输出信号连接或非门NOR1的一个输入端，该或非门NOR1的另一输入端连接第三反相器NOT3的输出端，即第一使能信号QN的反向信号OFF。此处的或非门NOR1即充当了第一反相器，该或非门NOR1输出的翻转信号OSCB经第二反相器NOT2翻转后，得到的二次翻转信号OSC作为装置的最终输出的信号。

需要说明的是，本说明书中所提到的翻转信号OSCB，均为在装置开启（即第一使能信号QN为开启信号）时的状态表述，并不考虑第一使能信号QN为关断信号的情况。在第一使能信号QN为关断信号时，或非门的输出始终为低电平，第一电容CAP充放电频率与振荡器输出的信号PREOSC频率一致，装置减轻电磁干扰的功能失效。

实施例三

本实施例公开了一种减少DC-DC电源电磁干扰方法，包括：

A.生成驱动电流。

通过下拉阻抗元件一端的电势，使阻抗元件两端产生电势差，则在阻抗元件上产生驱动电流。

下拉电势的行为可通过设计下拉电流电路实现。下拉电流电路可通过第一使能信号开启或关闭。如图1所示，在一个实施例中，第四P型场效应管MP4、第一N型场效应管MN1、第二N型场效应管MN2、第三N型场效应管MN3构成下拉电流电路，第四P型场效应管MP4的源极连接第二使能信号IB，栅极连接第一N型场效应管MN1的栅极，漏极连接第二N型场效应管MN2的漏极。第二N型场效应管MN2的漏极与栅极相连，源极接地。第三N型场效应管MN3镜像第二N型场效应管MN2的电流，即第三N型场效应管MN3的栅极连接第二N型场效应管MN2的栅极，漏极接地，源极作为输出连接阻抗元件。第一N型场效应管MN1的漏极连接第二N型场效应管MN2的漏极，源极接地。第一使能信号QN经第三反相器NOT3后连接第四P型场效应管MP4的栅极。在第一使能信号QN为开启信号时（第二使能信号IB同样开启），则第三N型场效应管MN3拉低阻抗元件一端的电势。

还可设计第一开关来对该阻抗元件两端进行短路或开路。在一些实施例中，第一开关由第一P型场效应管MP1实现。第一P型场效应管MP1的源极和漏极分别连接阻抗元件的两端，第一P型场效应管MP1的栅极连接第一使能信号QN，在第一使能信号QN为开启信号（高电平）时关断（即第一开关断开）。

B.对所述驱动电流分别进行第一镜像和第二镜像，分别得到第一充电电流和第二充电电流，分别为第一电容CAP充电。

第一镜像和第二镜像的行为，可分别通过第一电流镜和第二电流镜实现。在一些实施例中，第二电流镜包含至少一条支路，各支路分别连接第一电容CAP，为第一电容CAP充电。

C.对第一电容CAP释放高电平的时间锁存，对锁存后得到的信号进行翻转，得到翻转信号OSCB，对翻转信号OSCB的脉冲进行计数，根据计数控制第二充电电流为第一电容CAP充电的速度，例如根据计数控制第二充电电流为所述第一电容CAP充电的电流大小。第一电容CAP的放电行为由以下信号控制：所述DC-DC电源的振荡器输出的信号PREOSC，以及翻转信号OSCB；锁存后的信号的翻转，由振荡器输出的信号PREOSC和第一电容CAP的放电行为共同控制。

上述的锁存，可通过锁存器latch实现，锁存器latch的两输入端分别设计为振荡器输出的信号PREOSC和第一电容CAP。上述的计数，可通过计数器实现，计数器的输入设计为锁存器latch输出信号的翻转信号OSCB，锁存器latch输出信号的翻转信号OSCB可通过设置反相器实现，或者通过连接或非门NOR1实现，该或非门NOR1的另一输入端置零（例如取第一使能信号的反向信号OFF），对应该通过或非门NOR1翻转的实时方式，计数器以或非门输出的信号作为输入信号进行计数。上述的对第一电容CAP释放高电平的时间锁存，优选先对第一电容CAP释放的电平进行滤波，再对滤波后的高电平进行锁存。如图1所示，滤波可通过滤波器件BUFFER实现，在一些实施例中，滤波器件BUFFER由两反相器串联而成。

如图1所示，在一些实施例中，第一电流镜包括第五P型场效应管MP5和第六P型场效应管MP6，第五P型场效应管MP5的源极连接电源VCC，栅极接地，漏极连接第六P型场效应管MP6的源极。第六P型场效应管MP6的栅极连接第三P型场效应管MP3的栅极，漏极连接第一电容CAP。当然，第一电流镜还可设计更多组数的形如第五P型场效应管MP5、第六P型场效应管MP6结构的电路来对第一电容CAP充电。例如，图1中还包括第七P型场效应管MP7和第八P型场效应管MP8，第七P型场效应管MP7的栅极和源极连接电源VCC，漏极连接第八P型场效应管MP8的源极。第八P型场效应管MP8的栅极连接第三P型场效应管MP3的栅极，漏极连接第一电容CAP。第七P型场效应管MP7和第八P型场效应管MP8作为第一电流镜的备用电路，在第七P型场效应管MP7的栅极接地时，第七P型场效应管MP7和第八P型场效应管MP8所在支路的电流与第一电流镜的电流不等，以此可补充或替换第一电流镜，更改对第一电容CAP的充电速度。

第二电流镜包括4条支路：第一支路、第二支路、第三支路和第四支路。对应的，计数器设计为4位计数器，输出依次包括第一位输出Q1、第二位输出Q2、第三位输出Q3和第四位输出Q4。第二电流镜各支路的结构与第一电流镜类似，区别之处在于控制端非接地，而是连接到计数器的相应输出位。具体而言，第一支路包括第九P型场效应管MP9和第十P型场效应管MP10，第九P型场效应管MP9的源极连接电源VCC，栅极连接计数器的第一位输出Q1，漏极连接第十P型场效应管MP10的源极。第十P型场效应管MP10的栅极连接第三P型场效应管MP3的栅极，漏极连接第一电容CAP。第二支路包括第十一P型场效应管MP11和第十二P型场效应管MP12，第十一P型场效应管MP11的源极连接电源VCC，栅极连接计数器的第二位输出Q2，漏极连接第十二P型场效应管MP12的源极。第十二P型场效应管MP12的栅极连接第三P型场效应管MP3的栅极，漏极连接第一电容CAP。第三支路包括第十三P型场效应管MP13和第十四P型场效应管MP14，第十三P型场效应管MP13的源极连接电源VCC，栅极连接计数器的第三位输出Q3，漏极连接第十四P型场效应管MP14的源极。第十四P型场效应管MP14的栅极连接第三P型场效应管MP3的栅极，漏极连接第一电容CAP。第四支路包括第十五P型场效应管MP15和第十六P型场效应管MP16，第十五P型场效应管MP15的源极连接电源VCC，栅极连接计数器的第四位输出Q4，漏极连接第十六P型场效应管MP16的源极。第十六P型场效应管MP16的栅极连接第三P型场效应管MP3的栅极，漏极连接第一电容CAP。第一支路、第二支路、第三支路和第四支路对第一电容CAP的充电速度不同，如图1所示，驱动电流为2μA，第一电流镜的电流为4μA，第一支路电流为8μA，第二支路电流为4μA，第三支路电流为2μA，第四支路电流为1μA，这样，计数器的16种记录则会产生16种不同的电流值为第一电容CAP充电。

振荡器输出的信号PREOSC通过第三开关控制第一电容CAP的放电行为。翻转信号OSCB通过第四开关控制第一电容CAP的放电行为，对应上述锁存器latch通过或非门取反向信号的实施方式，或非门的输出端连接第四开关的控制端。在一些实施例中，采用第五N型场效应管MN5充当第三开关，振荡器输出的信号PREOSC通过控制第五N型场效应管MN5的导通或关断来控制第一电容CAP的放电行为。具体而言，第五N型场效应管MN5的漏极连接第一电容CAP的高电势端，源极与第一电容CAP的另一端并联接地，栅极连接振荡器输出的信号PREOSC，则在振荡器输出的信号PREOSC为高电平时，第五N型场效应管MN5导通，第一电容CAP释放存储的电荷。采用第四N型场效应管MN4充当第四开关，翻转信号OSCB通过控制第四N型场效应管MN4的导通或关断，来与振荡器输出的信号PREOSC一同控制第一电容CAP的放电行为。具体而言，第四N型场效应管MN4的漏极连接第一电容CAP的高电势端，源极与第一电容CAP的另一端并联接地，栅极连接锁存器latch输出信号的翻转信号OSCB。

第一电容CAP经滤波器BUFFER连接锁存器latch的一个输入端，振荡器输出的信号PREOSC同样连接锁存器latch的一个输入端。以共同控制锁存器latch的翻转。

D.以对第一电容CAP释放高电平的时间锁存后的信号作为最后的输出信号。

以上述锁存器latch输出信号连接或非门的一个输入端进行翻转的实施方式，该翻转信号OSCB经第二反相器NOT2翻转后，得到的二次翻转信号OSC作为最终的输出信号。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (10)

1.一种减少DC-DC电源电磁干扰的装置，其特征在于，包括：驱动电路、第一电流镜、第二电流镜、计数器、第三开关、第四开关以及锁存器（latch）；

所述驱动电路受控产生驱动电流；

所述第一电流镜两端分别连接所述驱动电路和第一电容（CAP）；

所述锁存器（latch）的一个输入端连接所述第一电容（CAP），所述锁存器（latch）的另一输入端连接所述DC-DC电源的振荡器的输出端，所述锁存器（latch）的输出端通过第一反相器连接所述第四开关的控制端，所述第四开关的两端与所述第一电容（CAP）的两端并联；所述第一反相器通过第二反相器（NOT2）输出最终的信号；

所述计数器的输入端连接所述第一反相器的输出端，所述计数器的输出端连接所述第二电流镜的控制端；

所述第二电流镜两端分别连接所述驱动电路和所述第一电容（CAP）；

所述DC-DC电源的振荡器的输出端连接所述第三开关的控制端，所述第三开关的两端与所述第一电容（CAP）的两端并联。

2.如权利要求1所述的减少DC-DC电源电磁干扰的装置，其特征在于，所述第一电容（CAP）与所述锁存器（latch）之间，连接有滤波器件（BUFFER）。

3.如权利要求1所述的减少DC-DC电源电磁干扰的装置，其特征在于，所述驱动电路设置有第一开关，所述第一开关的控制端接入一个第一使能信号（QN）。

4.如权利要求3所述的减少DC-DC电源电磁干扰的装置，其特征在于，所述驱动电路包括阻抗元件和下拉电流电路，所述阻抗元件两端分别连接电源（VCC）和所述下拉电流电路；所述下拉电流电路同时受所述第一使能信号的反向信号（OFF）以及第二使能信号（IB）的控制。

5.如权利要求1所述的减少DC-DC电源电磁干扰的装置，其特征在于，所述第二电流镜包括至少一条支路，各所述支路分别连接所述第一电容（CAP）；所述计数器的位数与所述第二电流镜的支路数相同，所述计数器的每一位分别接入所述第二电流镜的一条支路的控制端。

6.一种减少DC-DC电源电磁干扰的方法，其特征在于，包括：

生成驱动电流；

对所述驱动电流分别进行第一镜像和第二镜像，分别得到第一充电电流和第二充电电流，所述第一充电电流和第二充电电流分别为第一电容（CAP）充电；

对第一电容（CAP）释放高电平的时间锁存，对锁存后得到的信号进行翻转，得到翻转信号（OSCB），对所述翻转信号（OSCB）的脉冲进行计数，根据计数控制所述第二充电电流为所述第一电容（CAP）充电的速度；所述第一电容（CAP）的放电行为由以下信号控制：所述DC-DC电源的振荡器的输出信号，以及所述翻转信号；对锁存后得到的信号进行翻转的行为，由所述振荡器的输出信号和所述第一电容（CAP）的放电行为共同控制；

对所述翻转信号进行翻转，得到二次翻转信号（OSC），以所述二次翻转信号（OSC）作为最终的信号。

7.如权利要求6所述的减少DC-DC电源电磁干扰的方法，其特征在于，所述对第一电容（CAP）释放高电平的时间锁存，包括：

对第一电容（CAP）释放的电平进行滤波；对滤波后的高电平进行锁存。

8.如权利要求6所述的减少DC-DC电源电磁干扰的方法，其特征在于，所述生成驱动电流，包括：

下拉阻抗元件一端的电势，使阻抗元件两端产生电势差，在阻抗元件上产生驱动电流。

9.如权利要求8所述的减少DC-DC电源电磁干扰的方法，其特征在于，还包括：利用第一使能信号（QN）控制所述阻抗元件两端的电势差。

10.如权利要求6所述的减少DC-DC电源电磁干扰的方法，其特征在于，所述根据计数控制所述第二充电电流为所述第一电容（CAP）充电的速度，包括：

根据计数，控制所述第二充电电流为所述第一电容（CAP）充电的电流大小。

Images