CN115694146A - 展频控制电路、电源系统、展频控制方法及控制器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种展频控制电路、电源系统、展频控制方法及控制器，属于电子技术领域。展频控制电路用于驱动开关电源，展频控制电路包括：展频序列生成电路，用于生成序列信号；信号电路，信号电路的输入端与展频序列生成电路的输出端电连接，信号电路用于根据序列信号所定义的频率确定各频率段的脉冲宽度，以生成脉冲信号，脉冲信号中各频率段的占空比相同；驱动电路，驱动电路的输入端与信号电路的输出端电连接，驱动电路的输出端与开关电源中的功率开关管的控制端电连接，驱动电路用于根据脉冲信号驱动功率开关管。根据本发明的展频控制电路，通过根据各频率段的频率调整占空比，使脉冲信号的占空比相同，开关电源的输出电压不会发生跳变。

Description

展频控制电路、电源系统、展频控制方法及控制器

技术领域

本发明属于电子技术领域，尤其涉及一种展频控制电路、电源系统、展频控制方法及控制器。

背景技术

开关电源在电源管理中占据很重要的地位，应用领域非常广泛。但是开关电源由于功率管的翻转，以及电感或者变压器线圈的电磁辐射，存在电磁干扰问题。

目前，为了减少开关电源的电磁干扰，通常采用减弱功率管驱动速度或者展频控制的方式，降低开关电源的电磁辐射。其中，降低功率管驱动速度，会降低开关电源的效率。而展频控制是让开关电源的工作频率在某个中心值频率点小幅度变化，但相关技术中的展频控制会导致输出电压上叠加展频引起的纹波。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种展频控制电路、电源系统、展频控制方法及控制器，使得开关电源在展频控制下的输出电压不发生跳变。

第一方面，本发明提供了一种展频控制电路，展频控制电路用于驱动开关电源，展频控制电路包括：展频序列生成电路，用于生成序列信号；信号电路，信号电路的输入端与展频序列生成电路的输出端电连接，信号电路用于根据序列信号所定义的频率确定各频率段的脉冲宽度，以生成脉冲信号，脉冲信号中各频率段的占空比相同；驱动电路，驱动电路的输入端与信号电路的输出端电连接，驱动电路的输出端与开关电源中的功率开关管的控制端电连接，驱动电路用于根据脉冲信号驱动功率开关管。

根据本发明的展频控制电路，通过根据各频率段的频率调整占空比，使脉冲信号的占空比相同，使得功率开关管在频率跳变前后的占空比不发生变化，开关电源的输出电压也不会发生跳变。

根据本发明的一个实施例，信号电路包括：补偿电路，补偿电路与开关电源电连接，用于检测开关电源的输出电压与目标电压之间的差值，并根据差值生成补偿信号；振荡器，振荡器的输入端与展频序列生成电路的输出端电连接，振荡器用于根据序列信号生成时钟信号；锯齿波电路，锯齿波电路的输入端分别与展频序列生成电路的输出端和振荡器的输出端电连接，锯齿波电路用于根据时钟信号和序列信号所定义的频率确定各频率段的斜率，以生成目标锯齿波信号，目标锯齿波信号中相邻两频率段之间的斜率比等于频率比；调制电路，调制电路的输入端分别与振荡器的输出端、锯齿波电路的输出端和补偿电路的输出端电连接，调制电路的输出端与驱动电路电连接，调制电路基于时钟信号的周期，根据补偿信号的幅值和目标锯齿波信号的幅值之间的比值确定占空比，以生成脉冲信号。

根据本发明的一个实施例，锯齿波电路包括：电流检测电路，电流检测电路的输入端与开关电源电连接，电流检测电路用于检测开关电源的电流，并根据电流生成电流检测信号；锯齿波生成电路，锯齿波生成电路的输入端分别与展频序列生成电路的输出端和振荡器的输出端电连接，锯齿波生成电路用于根据时钟信号和序列信号所定义的频率确定各频率段的斜率，以生成初始锯齿波信号，初始锯齿波信号相邻两频率段之间的参考斜率比等于频率比，参考斜率等于初始锯齿波信号的斜率与电流检测信号的斜率之和；斜坡补偿电路，斜坡补偿电路的输入端与锯齿波生成电路的输出端电连接，用于对初始锯齿波信号进行斜坡补偿，生成补偿后锯齿波信号；信号叠加电路，信号叠加电路的输入端分别与斜坡补偿电路的输出端和电流检测电路的输出端电连接，信号叠加电路的输出端与调制电路的输入端电连接，信号叠加电路用于将补偿后锯齿波信号和电流检测信号进行叠加，生成目标锯齿波信号，目标锯齿波信号的斜率等于参考斜率。

根据本发明的一个实施例，补偿电路包括：采样电路，采样电路的输入端与开关电源连接，采样电路用于检测开关电源的输出电压，并根据输出电压生成输出电压信号；误差放大电路，误差放大电路的第一输入端与采样电路的输出端电连接，误差放大电路的第二输入端接入参考电压信号，误差放大电路的输出端与调制电路连接，误差放大电路根据输出电压信号和参考电压信号之差生成补偿信号。

根据本发明的一个实施例，调制电路包括：比较器，比较器的正相输入端与锯齿波电路的输出端电连接，比较器的反相输入端与补偿电路的输出端电连接；RS触发器，RS触发器的复位端与振荡器的输出端电连接，RS触发器的置位端与比较器的输出端电连接，RS触发器的输出端与驱动电路电连接。

第二方面，本发明提供了一种电源系统，电源系统包括开关电源和根据上述中任一项提供的展频控制电路，展频控制电路与开关电源中的功率开关管的控制端电连接。

根据本发明的电源系统，通过采用展频控制，并且保持脉冲信号的占空比相同，使得功率开关管在频率跳变前后的占空比不发生变化，开关电源的输出电压也不会发生跳变，也消除了电磁干扰。

第三方面，本发明提供了一种展频控制方法，展频控制方法包括：获取序列信号；根据序列信号所定义的频率确定各频率段的脉冲宽度，以生成脉冲信号，脉冲信号中各频率段的占空比相同；根据脉冲信号驱动开关电源中的功率开关管。

根据本发明的展频控制方法，通过根据各频率段的频率调整占空比，使脉冲信号的占空比相同，使得功率开关管在频率跳变前后的占空比不发生变化，开关电源的输出电压也不会发生跳变。

根据本发明的一个实施例，根据序列信号所定义的频率确定各频率段的脉冲宽度，以生成脉冲信号，包括：获取补偿信号，补偿信号用于表征开关电源的输出电压与目标电压之间的差值；根据序列信号生成时钟信号；根据时钟信号和序列信号所定义的频率确定各频率段的斜率，以生成目标锯齿波信号，目标锯齿波信号中相邻两频率段之间的斜率比等于频率比；基于时钟信号的周期，根据补偿信号的幅值和目标锯齿波信号的幅值之间的比值确定占空比，以生成脉冲信号。

根据本发明的一个实施例，根据时钟信号和序列信号所定义的频率确定各频率段的斜率，以生成目标锯齿波信号，包括：获取表征开关电源的电流的电流检测信号；根据时钟信号和序列信号所定义的频率确定各频率段的斜率，以生成初始锯齿波信号，初始锯齿波信号相邻两频率段之间的参考斜率比等于频率比，参考斜率等于初始锯齿波信号的斜率与电流检测信号的斜率之和；对初始锯齿波信号进行斜坡补偿，生成补偿后锯齿波信号；将补偿后锯齿波信号和电流检测信号进行叠加，生成目标锯齿波信号。

第四方面，本发明提供了一种控制器，控制器包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的控制程序，处理器执行控制程序时实现如上述任一项所述提供的展频控制方法。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明实施例提供的展频控制电路的结构示意图之一；

图2是本发明实施例提供的序列信号的示意图之一；

图3是本发明实施例提供的序列信号的示意图之二；

图4是本发明实施例提供的开关电源的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的展频控制电路的结构示意图之二；

图6是本发明实施例提供的锯齿波信号的调制示意图；

图7是本发明实施例提供的展频控制电路的结构示意图之三；

图8是本发明实施例提供的展频控制电路的结构示意图之四；

图9是本发明实施例提供的展频控制方法的流程示意图。

附图标记：

展频控制电路100，展频序列生成电路110，信号电路120，补偿电路121，采样电路1211，误差放大电路1212，振荡器122，锯齿波电路123，调制电路124，电流检测电路125，锯齿波生成电路126，斜坡补偿电路127，信号叠加电路128，驱动电路130；

开关电源200，功率开关管210；

第一场效应管Q1，第二场效应管Q2，第一电感L1，第一电容C1，第二电容C2，第一电阻R1，第二电阻R2。

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地描述，显然，所描述的实施例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获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施，且“第一”、“第二”等所区分的对象通常为一类，并不限定对象的个数，例如第一对象可以是一个，也可以是多个。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

参照图1，本发明提供了一种展频控制电路。

在本实施方式中，展频控制电路100用于驱动开关电源200，展频控制电路100包括展频序列生成电路110、信号电路120和驱动电路130。展频序列生成电路110用于生成序列信号；信号电路120的输入端与展频序列生成电路110的输出端电连接，信号电路120用于根据序列信号所定义的频率确定各频率段的脉冲宽度，以生成脉冲信号，脉冲信号中各频率段的占空比相同；驱动电路130的输入端与信号电路120的输出端电连接，驱动电路130的输出端与开关电源200中的功率开关管210的控制端电连接，驱动电路130用于根据脉冲信号驱动功率开关管210。

需要说明的是，序列信号定义了频率序列，频率序列中包含多个频率段，各频率段具有相同或者不同的时间和频率值。如图2所示，频率序列可以为一种伪随机的无周期控制序列。或者如图3所示，频率序列也可以为一种近似三角波的周期性控制序列。本实施方式对此不加以限制。图2和图3所示的波形中的每一个阶梯即为一个频率段。序列信号的生成方式，及展频序列生成电路110的具体结构已有成熟的技术，本实施方式在此不再赘述。

作为一种示例，开关电源200的一种电路原理图可以如图4所示，开关电源200为直流型。开关电源200可以包括第一场效应管Q1、第二场效应管Q2、第一电感L1、第一电容C1和第二电容C2。第一场效应管Q1和第二场效应管Q2可以作为功率开关管210，控制端可以为第一场效应管Q1和第二场效应管Q2的栅极，第一场效应管Q1和第二场效应管Q2可以采用相同或者相反的脉冲信号进行控制。在开关电源200实现升压功能时，V2连接Vin，以接入电压；V1连接Vout，以输出电压。在开关电源200实现降压功能时，V1连接Vin，以接入电压；V2连接Vout，以输出电压。

应理解的是，脉冲信号可以为PWM（脉冲宽度调制）信号包括高电平和低电平，其中高电平用于驱动功率开关管210导通，低电平用于驱动功率开关管210关断。当然，低电平也可以用于驱动功率开关管210导通，高电平也可以用于驱动功率开关管210关断。由于脉冲信号自身的电压较低，不利于直接驱动功率开关管210，因此需要驱动电路130提高较高的电压，以驱动功率开关管210。实现功率开关管210驱动的驱动电路130也已有成熟的技术，本实施方式在此不再赘述。

脉冲信号中的占空比是指在一个周期内高电平的持续时间与低电平的持续时间之比。以升压型开关电源200为例，输出电压Vout与输入电压Vin的关系为：

Vout=Vin/（1-D）

其中，D为占空比。由此可见，在输入电压不变的情况下，脉冲信号的占空比直接决定开关电源200的输出电压。本实施方式通过保持脉冲信号在各频率段的占空比相同，从而使开关电源200的输出电压不会应频率变化而发生变化。

需要说明的是，脉冲信号可以通过对一基准信号调制而成，该基准信号可以为三角波信号或者锯齿波信号。信号电路120内部可以集成基准信号生成电路，并通过对基准信号进行调制获得脉冲信号。

在调制过程中，脉冲信号的占空比取决于基准信号的幅值，由于三角波信号或者锯齿波信号在不同频率下的调制会出现不同的电压幅值，因此可以通过对电压幅值进行修正，从而取得各频率段相同的电压幅值，进而获取各频率段的占空比相同的脉冲信号。

根据本发明的展频控制电路，通过根据各频率段的频率调整占空比，使脉冲信号的占空比相同，使得功率开关管在频率跳变前后的占空比不发生变化，开关电源的输出电压也不会发生跳变。

参照图5，在本发明的一些实施例中，信号电路120可以包括补偿电路121、振荡器122、锯齿波电路123和调制电路124，补偿电路121与开关电源200电连接，用于检测开关电源200的输出电压与目标电压之间的差值，并根据差值生成补偿信号；振荡器122的输入端与展频序列生成电路110的输出端电连接，振荡器122用于根据序列信号生成时钟信号；锯齿波电路123的输入端分别与展频序列生成电路110的输出端和振荡器122的输出端电连接，锯齿波电路123用于根据时钟信号和序列信号所定义的频率确定各频率段的斜率，以生成目标锯齿波信号，目标锯齿波信号中相邻两频率段之间的斜率比等于频率比；调制电路124的输入端分别与振荡器122的输出端、锯齿波电路123的输出端和补偿电路121的输出端电连接，调制电路124的输出端与驱动电路130电连接，调制电路124基于时钟信号的周期，根据补偿信号的幅值和目标锯齿波信号的幅值之间的比值确定占空比，以生成脉冲信号。

在本实施方式中，脉冲信号主要根据锯齿波信号和补偿信号调制而成，其中补偿信号用于表征开关电源200的输出电压与目标电压之间的差值，目标电压是指开关电源200所期望的电压值。通过设置补偿信号可以形成闭环控制，维持开关电源200的输出电压的稳定。

可以理解的是，时钟信号主要控制锯齿波电路123和调制电路124对信号处理时的处理周期，使信号内容按照序列信号所定义的各频率段的频率进行。振荡器122的结构和原理已有成熟的技术，本实施方式在此不再赘述。

在一些实施例中，本实施方式中的展频控制电路可以适用于电压模DCDC。在展频控制方式下，目标锯齿波信号具有多个频率段，且各频率段的频率不同。锯齿波电路123为斜率可调锯齿波产生电路，其可以直接产生斜率变化的锯齿波信号。目标锯齿波信号中相邻两频率段之间的斜率比等于频率比可以保证目标锯齿波信号在频率段内的峰值电压相同。

在另一些实施例中，锯齿波电路123还可以包括斜率可调锯齿波产生电路和波形调整电路，波形调整电路通过对斜率可调锯齿波产生电路生成的锯齿波信号进行处理，获得目标锯齿波信号。通过调节斜率可调锯齿波产生电路生成的锯齿波信号中各频率段的的斜率，使处理后的目标锯齿波信号中相邻两频率段之间的斜率比等于频率比。

参照图6，T1和T2表示两个相邻的频率段内的周期，Vramp1表示T1周期内的目标锯齿波信号峰值，Vramp2表示T2周期内的目标锯齿波信号峰值，Vea表示补偿信号电压值，T1周期内的频率为f1，斜率为m1，T2周期内的频率为f2，斜率为m2。在本实施方式中，补偿信号的幅值即为Vea，目标锯齿波信号的幅值即为Vramp，因此脉冲信号的占空比D=Vea/Vramp。而在跳变时刻t1，开关电源200的输出电压没有发生改变，则Vea保持不变。由于m1/m2=f1/f2，则Vramp1=Vramp2，故脉冲信号在跳变时刻t1前后的占空比相同。

在相关技术中，若目标锯齿波在各频率段内的斜率相同，则由于T1>T2，则相应的Vramp1>Vramp2，此时脉冲信号在跳变时刻t1前的占空比小于跳变时刻t1后的占空比。进而会导致开关电源200的输出电压波动。

参照图7，在本发明的一些实施例中，锯齿波电路123可以包括电流检测电路125、锯齿波生成电路126、斜坡补偿电路127和信号叠加电路128：电流检测电路125的输入端与开关电源200电连接，电流检测电路125用于检测开关电源200的电流，并根据电流生成电流检测信号；锯齿波生成电路126的输入端分别与展频序列生成电路110的输出端和振荡器122的输出端电连接，锯齿波生成电路126用于根据时钟信号和序列信号所定义的频率确定各频率段的斜率，以生成初始锯齿波信号，初始锯齿波信号相邻两频率段之间的参考斜率比等于频率比，参考斜率等于初始锯齿波信号的斜率与电流检测信号的斜率之和；斜坡补偿电路127的输入端与锯齿波生成电路126的输出端电连接，用于对初始锯齿波信号进行斜坡补偿，生成补偿后锯齿波信号；信号叠加电路128的输入端分别与斜坡补偿电路127的输出端和电流检测电路125的输出端电连接，信号叠加电路128的输出端与调制电路124的输入端电连接，信号叠加电路128用于将补偿后锯齿波信号和电流检测信号进行叠加，生成目标锯齿波信号，目标锯齿波信号的斜率等于参考斜率。

需要说明的是，本实施方式中的展频控制电路适用于电流模DCDC。电流检测电路125可以检测功率开关管210或者开关电源200中的电感（如前述实施例中的第一电感L1）的电流。电流检测电路125可以采用电流传感器等元件，电流检测电路125已有成熟的技术，本实施方式在此不在赘述。

应理解的是，斜坡补偿的目的是为了抑制次谐波震荡。在电流模式控制下，通过增加斜坡补偿可以使开关电源200具有恒定的输出电流。斜坡补偿电路127也已有成熟的技术，本实施方式在此不在赘述。

在本实施方式中，目标锯齿波信号的斜率为补偿后锯齿波信号的斜率与电流检测信号的斜率之和。此时，为保证Vramp1=Vramp2，则需要（m1+mi）/（m2+mi）=f1/f2，其中mi为电流检测信号的斜率。

在一些实施例中，锯齿波生成电路126为斜率可调锯齿波产生电路，其可以产生斜率变化的锯齿波信号。锯齿波生成电路126可以获取电流检测信号的斜率，并根据电流检测信号的斜率确定初始锯齿波信号中的斜率，从而满足（m1+mi）/（m2+mi）=f1/f2。

信号叠加电路128可以为加法器，加法器的输入端分别与斜坡补偿电路127的输出端和电流检测电路125的输出端电连接，通过将补偿后锯齿波信号的电压值和电流检测信号的电压值进行相加，从而获得目标锯齿波信号。

参照图8，在本发明的一些实施例中，补偿电路121可以包括采样电路1211和误差放大电路1212，采样电路1211的输入端与开关电源200连接，采样电路1211用于检测开关电源200的输出电压，并根据输出电压生成输出电压信号；误差放大电路1212的第一输入端与采样电路1211的输出端电连接，误差放大电路1212的第二输入端接入参考电压信号，误差放大电路1212的输出端与调制电路124连接，误差放大电路1212根据输出电压信号和参考电压信号之差生成补偿信号。

在一些实施例中，采样电路1211可以包括串联的第一电阻R1和第二电阻R2，第一电阻R1的第一端与开关电源200的输出端电连接，第一电阻R1的第二端分别与误差放大电路1212的第一输入端和第二电阻R2的第一端电连接，第二电阻R2的第二端接地。第一电阻R1的第一端施加有开关电源200的输出电压，采样电路1211通过分压的方式对开关电源200的输出电压进行采样。

需要说明的是，参考电压信号Vref用于表征目标电压，参考电压信号的电压值与输出电压信号的电压值之间的差值可以表征输出电压的电压值与目标电压的电压值之间的差值。误差放大电路1212可以包括放大器，通过对参考电压信号的电压值与输出电压信号的电压值之间的差值进行放大，以便于调制电路124进行识别。

在本发明的一些实施例中，调制电路124可以包括比较器A和RS触发器U：比较器A的正相输入端与锯齿波电路123的输出端电连接，比较器A的反相输入端与补偿电路121的输出端电连接；RS触发器U的复位端与振荡器122的输出端电连接，RS触发器U的置位端与比较器A的输出端电连接，RS触发器U的输出端与驱动电路130电连接。

可以理解的是，比较器A在正相输入端的电压大于反相输入端的电压时，输出高电压；反之则输出低电平。时钟信号用于控制RS触发器U输出端的反转，RS触发器U输出端按照时钟信号对应的周期输出高电平或低电平，从而形成脉冲信号。比较器A和RS触发器U为成熟的元件，对于其原理本实施方式中在此不再赘述。

本发明的一个实施例还提供了一种电源系统，电源系统包括开关电源200和根据上述中任一项提供的展频控制电路100，展频控制电路100与开关电源200中的功率开关管210的控制端电连接。展频控制电路100的具体结构可以参照上述实施例。

根据本发明的电源系统，通过采用展频控制，并且保持脉冲信号的占空比相同，使得功率开关管在频率跳变前后的占空比不发生变化，开关电源的输出电压也不会发生跳变，也消除了电磁干扰。

参照图9，本发明的一个实施例还提供了一种展频控制方法。在本实施方式中，展频控制方法包括：

步骤100：获取序列信号；

步骤200：根据序列信号所定义的频率确定各频率段的脉冲宽度，以生成脉冲信号，脉冲信号中各频率段的占空比相同；

步骤300：根据脉冲信号驱动开关电源中的功率开关管。

需要说明的是，序列信号定义了频率序列，频率序列中包含多个频率段，各频率段具有相同或者不同的时间和频率值。如图2所示，频率序列可以为一种伪随机的无周期控制序列。或者如图3所示，频率序列也可以为一种近似三角波的周期性控制序列。本实施方式对此不加以限制。图2和图3所示的波形中的每一个阶梯即为一个频率段。

脉冲信号中的占空比是指在一个周期内高电平的持续时间与低电平的持续时间之比。以升压型开关电源200为例，输出电压Vout与输入电压Vin的关系为：

Vout=Vin/（1-D）

其中，D为占空比。由此可见，在输入电压不变的情况下，脉冲信号的占空比直接决定开关电源的输出电压。本实施方式通过保持脉冲信号在各频率段的占空比相同，从而使开关电源的输出电压不会应频率变化而发生变化。

需要说明的是，脉冲信号可以通过对一基准信号调制而成，该基准信号可以为三角波信号或者锯齿波信号。在执行步骤200时，可以采用基准信号生成电路对基准信号进行调制获得脉冲信号。

在调制过程中，脉冲信号的占空比取决于基准信号的幅值，由于三角波信号或者锯齿波信号在不同频率下的调制会出现不同的电压幅值，因此可以通过对电压幅值进行修正，从而取得各频率段相同的电压幅值，进而获取各频率段的占空比相同的脉冲信号。

根据本发明的展频控制方法，通过根据各频率段的频率调整占空比，使脉冲信号的占空比相同，使得功率开关管在频率跳变前后的占空比不发生变化，开关电源的输出电压也不会发生跳变。

根据本发明的一个实施例，步骤200可以包括：获取补偿信号，补偿信号用于表征开关电源的输出电压与目标电压之间的差值；根据序列信号生成时钟信号；根据时钟信号和序列信号所定义的频率确定各频率段的斜率，以生成目标锯齿波信号，目标锯齿波信号中相邻两频率段之间的斜率比等于频率比；基于时钟信号的周期，根据补偿信号的幅值和目标锯齿波信号的幅值之间的比值确定占空比，以生成脉冲信号。

在本实施方式中，脉冲信号主要根据锯齿波信号和补偿信号调制而成，其中补偿信号用于表征开关电源的输出电压与目标电压之间的差值，目标电压是指开关电源所期望的电压值。通过设置补偿信号可以形成闭环控制，维持开关电源的输出电压的稳定。

在一些实施例中，本实施方式中的展频控制电路可以适用于电压模DCDC。在展频控制方式下，目标锯齿波信号具有多个频率段，且各频率段的频率不同。目标锯齿波信号可以通过斜率可调锯齿波产生电路直接生成，形成斜率变化的锯齿波信号。目标锯齿波信号中相邻两频率段之间的斜率比等于频率比可以保证目标锯齿波信号在频率段内的峰值电压相同。

在另一些实施例中，目标锯齿波信号还可以通过利用波形调整电路对斜率可调锯齿波产生电路生成的锯齿波信号进行处理而获取。通过调节斜率可调锯齿波产生电路生成的锯齿波信号中各频率段的斜率，使处理后的目标锯齿波信号中相邻两频率段之间的斜率比等于频率比。

参照图6，T1和T2表示两个相邻的频率段内的周期，Vramp1表示T1周期内的目标锯齿波信号峰值，Vramp2表示T2周期内的目标锯齿波信号峰值，Vea表示补偿信号电压值，T1周期内的频率为f1，斜率为m1，T2周期内的频率为f2，斜率为m2。在本实施方式中，补偿信号的幅值即为Vea，目标锯齿波信号的幅值即为Vramp，因此脉冲信号的占空比D=Vea/Vramp。而在跳变时刻t1，开关电源200的输出电压没有发生改变，则Vea保持不变。由于m1/m2=f1/f2，则Vramp1=Vramp2，故脉冲信号在跳变时刻t1前后的占空比相同。

在相关技术中，若目标锯齿波在各频率段内的斜率相同，则由于T1>T2，则相应的Vramp1>Vramp2，此时脉冲信号在跳变时刻t1前的占空比小于跳变时刻t1后的占空比。进而会导致开关电源200的输出电压波动。

根据本发明的一个实施例，在电流模的开关电源中，生成目标锯齿波信号的步骤可以包括：获取表征开关电源的电流的电流检测信号；根据时钟信号和序列信号所定义的频率确定各频率段的斜率，以生成初始锯齿波信号，初始锯齿波信号相邻两频率段之间的参考斜率比等于频率比，参考斜率等于初始锯齿波信号的斜率与电流检测信号的斜率之和；对初始锯齿波信号进行斜坡补偿，生成补偿后锯齿波信号；将补偿后锯齿波信号和电流检测信号进行叠加，生成目标锯齿波信号。

需要说明的是，本实施方式中的展频控制方法适用于电流模DCDC。补偿信号可以通过检测功率开关管210或者开关电源200中的电感（如前述实施例中的第一电感L1）的电流获取。例如，可以采用电流传感器等元件进行检测。

应理解的是，斜坡补偿的目的是为了抑制次谐波震荡。在电流模式控制下，通过增加斜坡补偿可以使开关电源200具有恒定的输出电流。将补偿后锯齿波信号和电流检测信号进行叠加的过程可以为将补偿后锯齿波信号的电压值和电流检测信号的电压值进行相加，从而获得目标锯齿波信号。

在本实施方式中，目标锯齿波信号的斜率由补偿后锯齿波信号的斜率与电流检测信号的斜率之和。此时，为保证Vramp1=Vramp2，则需要（m1+mi）/（m2+mi）=f1/f2，其中mi为电流检测信号的斜率。

在一些实施例中，初始锯齿波信号可以采用斜率可调锯齿波产生电路生成，形成斜率变化的锯齿波信号。在生成初始锯齿波信号时，可以获取电流检测信号的斜率，并根据电流检测信号的斜率确定初始锯齿波信号中的斜率，从而满足（m1+mi）/（m2+mi）=f1/f2。

第四方面，本发明提供了一种控制器，控制器包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的控制程序，处理器执行控制程序时实现如上述任一项所述提供的展频控制方法。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。此外，需要指出的是，本发明实施方式中的方法和装置的范围不限按示出或讨论的顺序来执行功能，还可包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序来执行功能，例如，可以按不同于所描述的次序来执行所描述的方法，并且还可以添加、省去、或组合各种步骤。另外，参照某些示例所描述的特征可在其他示例中被组合。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本发明的保护之内。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种展频控制电路，其特征在于，所述展频控制电路用于驱动开关电源，所述展频控制电路包括：

展频序列生成电路，用于生成序列信号；

信号电路，所述信号电路的输入端与所述展频序列生成电路的输出端电连接，所述信号电路用于根据所述序列信号所定义的频率确定各频率段的脉冲宽度，以生成脉冲信号，所述脉冲信号中各所述频率段的占空比相同；

驱动电路，所述驱动电路的输入端与所述信号电路的输出端电连接，所述驱动电路的输出端与所述开关电源中的功率开关管的控制端电连接，所述驱动电路用于根据所述脉冲信号驱动所述功率开关管。

2.根据权利要求1所述的展频控制电路，其特征在于，所述信号电路包括：

补偿电路，所述补偿电路与所述开关电源电连接，用于检测所述开关电源的输出电压与目标电压之间的差值，并根据所述差值生成补偿信号；

振荡器，所述振荡器的输入端与所述展频序列生成电路的输出端电连接，所述振荡器用于根据所述序列信号生成时钟信号；

锯齿波电路，所述锯齿波电路的输入端分别与所述展频序列生成电路的输出端和所述振荡器的输出端电连接，所述锯齿波电路用于根据所述时钟信号和所述序列信号所定义的频率确定各频率段的斜率，以生成目标锯齿波信号，所述目标锯齿波信号中相邻两频率段之间的斜率比等于频率比；

调制电路，所述调制电路的输入端分别与所述振荡器的输出端、所述锯齿波电路的输出端和所述补偿电路的输出端电连接，所述调制电路的输出端与所述驱动电路电连接，所述调制电路基于所述时钟信号的周期，根据所述补偿信号的幅值和所述目标锯齿波信号的幅值之间的比值确定占空比，以生成脉冲信号。

3.根据权利要求2所述的展频控制电路，其特征在于，所述锯齿波电路包括：

电流检测电路，所述电流检测电路的输入端与开关电源电连接，所述电流检测电路用于检测所述开关电源的电流，并根据所述电流生成电流检测信号；

锯齿波生成电路，所述锯齿波生成电路的输入端分别与所述展频序列生成电路的输出端和所述振荡器的输出端电连接，所述锯齿波生成电路用于根据所述时钟信号和所述序列信号所定义的频率确定各频率段的斜率，以生成初始锯齿波信号，所述初始锯齿波信号相邻两频率段之间的参考斜率比等于频率比，所述参考斜率等于所述初始锯齿波信号的斜率与所述电流检测信号的斜率之和；

斜坡补偿电路，所述斜坡补偿电路的输入端与所述锯齿波生成电路的输出端电连接，用于对所述初始锯齿波信号进行斜坡补偿，生成补偿后锯齿波信号；

信号叠加电路，所述信号叠加电路的输入端分别与所述斜坡补偿电路的输出端和所述电流检测电路的输出端电连接，所述信号叠加电路的输出端与所述调制电路的输入端电连接，所述信号叠加电路用于将所述补偿后锯齿波信号和所述电流检测信号进行叠加，生成目标锯齿波信号，所述目标锯齿波信号的斜率等于所述参考斜率。

4.根据权利要求2或3所述的展频控制电路，其特征在于，所述补偿电路包括：

采样电路，所述采样电路的输入端与所述开关电源连接，所述采样电路用于检测所述开关电源的输出电压，并根据所述输出电压生成输出电压信号；

误差放大电路，所述误差放大电路的第一输入端与所述采样电路的输出端电连接，所述误差放大电路的第二输入端接入参考电压信号，所述误差放大电路的输出端与所述调制电路连接，所述误差放大电路根据所述输出电压信号和所述参考电压信号之差生成补偿信号。

5.根据权利要求4所述的展频控制电路，其特征在于，所述调制电路包括：

比较器，所述比较器的正相输入端与所述锯齿波电路的输出端电连接，所述比较器的反相输入端与所述补偿电路的输出端电连接；

RS触发器，所述RS触发器的复位端与所述振荡器的输出端电连接，所述RS触发器的置位端与所述比较器的输出端电连接，所述RS触发器的输出端与所述驱动电路电连接。

6.一种电源系统，其特征在于，所述电源系统包括开关电源和根据权利要求1-5中任一项所述的展频控制电路，所述展频控制电路与所述开关电源中的功率开关管的控制端电连接。

7.一种展频控制方法，其特征在于，所述展频控制方法包括：

获取序列信号；

根据所述序列信号所定义的频率确定各频率段的脉冲宽度，以生成脉冲信号，所述脉冲信号中各所述频率段的占空比相同；

根据所述脉冲信号驱动开关电源中的功率开关管。

8.根据权利要求7所述的展频控制方法，其特征在于，所述根据所述序列信号所定义的频率确定各频率段的脉冲宽度，以生成脉冲信号，包括：

获取补偿信号，所述补偿信号用于表征所述开关电源的输出电压与目标电压之间的差值；

根据所述序列信号生成时钟信号；

根据所述时钟信号和所述序列信号所定义的频率确定各频率段的斜率，以生成目标锯齿波信号，所述目标锯齿波信号中相邻两频率段之间的斜率比等于频率比；

基于所述时钟信号的周期，根据所述补偿信号的幅值和所述目标锯齿波信号的幅值之间的比值确定占空比，以生成脉冲信号。

9.根据权利要求8所述的展频控制方法，其特征在于，所述根据所述时钟信号和所述序列信号所定义的频率确定各频率段的斜率，以生成目标锯齿波信号，包括：

获取表征所述开关电源的电流的电流检测信号；

根据所述时钟信号和所述序列信号所定义的频率确定各频率段的斜率，以生成初始锯齿波信号，所述初始锯齿波信号相邻两频率段之间的参考斜率比等于频率比，所述参考斜率等于所述初始锯齿波信号的斜率与所述电流检测信号的斜率之和；

对所述初始锯齿波信号进行斜坡补偿，生成补偿后锯齿波信号；

将所述补偿后锯齿波信号和所述电流检测信号进行叠加，生成目标锯齿波信号。

10.一种控制器，其特征在于，所述控制器包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的控制程序，所述处理器执行所述控制程序时实现如权利要求7-9任一项所述展频控制方法。

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