CN1841893A

CN1841893A - 用于控制电源变换器中的开关频率变化的系统和方法

Info

Publication number: CN1841893A
Application number: CN200510024849.3A
Authority: CN
Inventors: 叶俊; 朱臻; 赵时峰; 方烈义; 陈志樑
Original assignee: On Bright Electronics Shanghai Co Ltd
Current assignee: On Bright Electronics Shanghai Co Ltd
Priority date: 2005-03-30
Filing date: 2005-03-30
Publication date: 2006-10-04
Anticipated expiration: 2025-03-30
Also published as: US7684462B2; US20060221646A1; US8391332B2; CN100413191C; US20100165675A1

Abstract

本发明公开了一种用于为电源变换器提供频率控制的系统和方法。所述系统包括伪随机信号发生器，伪随机信号发生器被配置产生数字信号。所述数字信号包含至少N位数据，其中N是正整数。此外，所述系统包括：数模转换器，被配置接收所述数字信号并产生第一控制信号；输出信号发生器，被配置接收第一控制信号并至少产生与频率有关的第一输出信号；以及脉宽调制发生器，被配置至少接收第一输出信号。所述N位数据代表伪随机数。

Description

用于控制电源变换器中的开关频率变化的系统和方法

技术领域

本发明涉及集成电路。更具体地说，本发明提供了一种用于控制频率变化的系统和方法。本发明仅仅是以示例的方式被应用于电源变换器。但是应当认识到，本发明具有更广阔的应用范围。

背景技术

电源变换器被广泛地用于诸如便携式设备的消费类电子设备。电源变换器可以将电源从一种形式变换到另一种形式。作为示例，电源从交流(AC)变换到直流(DC)、从DC变换到AC、从AC变换到AC或者从DC变换到DC。此外，电源变换器可以将电源从一个电平转换到另一个电平。电源变换器包括线性变换器和开关模式变换器两种主要类型。

开关模式变换器通常需要满足对电磁干扰(EMI)的某些要求。单个开关频率及其谐波会引起EMI问题。为了抑制EMI，对于传统开关模式电源变换器来说，通过时钟抖动来经常性改变开关频率。

例如，由模拟电路产生时钟抖动用于频率变化。模拟电路以远低于电源变换器的开关频率的频率来提供频率变化信号。例如，开关频率在几十千赫兹的范围内，而频率变化信号的频率更低。因此，模拟电路通常需要大的电容器面积并且实现起来很昂贵。

在另一示例中，由数字电路产生时钟抖动。数字电路可以使用计数器来产生频率变化信号。但是频率变化信号通常具有固定的模式而无频率扰动(scrambling)。能量扩展在感兴趣的频带内可能并不均匀。在另一个示例中，由外部信号(例如集成电路(IC)系统的电源电压)控制频率变化。但是频率变化的范围通常有限。此外，利用电源电压改变开关频率通常使开关模式电源变换器难于被设计。

因此，非常需要对控制频率变化的技术进行改进。

发明内容

根据本发明的一个实施例，提供了一种用于为电源变换器提供频率控制的系统。所述系统包括伪随机信号发生器，所述伪随机信号发生器被配置产生数字信号。所述数字信号包含至少N位数据，其中N是正整数。此外，所述系统包括：数模转换器，被配置接收所述数字信号并产生第一控制信号；输出信号发生器，被配置接收所述第一控制信号并至少产生与频率有关的第一输出信号；以及脉宽调制发生器，被配置至少接收所述第一输出信号。所述N位数据代表伪随机数。

根据本发明的另一个实施例，一种用于提供伪随机信号的系统包括移位寄存器，所述移位寄存器被配置接收第一输入信号和第二输入信号并产生数字信号。所述移位寄存器包括m个触发器，其中m是正整数。此外，所述系统包括处理设备，所述处理设备被配置接收多个信号并产生所述第一输入信号。所述多个信号分别代表存储在多个触发器中的数据，并且所述多个触发器选自所述m个触发器。并且，所述系统包括数模转换器，所述数模转换器被配置接收所述数字信号并且产生与信号强度有关的模拟信号。所述数字信号代表至少N位数据，其中N是正整数。所述N位数据对应于N个触发器，并且所述N个触发器选自所述m个触发器。

根据本发明的另一个实施例，一种用于为电源变换器提供频率控制的方法包括产生数字信号。所述数字信号包含至少N位数据，其中N是正整数。此外，所述方法包括：接收所述数字信号，处理与所述数字信号相关联的信息，以及至少基于与所述数字信号相关联的信息来产生第一控制信号。所述第一控制信号是模拟信号。并且，所述方法包括：接收所述第一控制信号，处理与所述第一控制信号相关联的信息，以及至少基于与所述第一控制信号相关联的信息来至少产生与频率有关的第一输出信号。所述N位数据代表伪随机数。

根据本发明的另一个实施例，一种用于提供伪随机信号的方法包括：从移位寄存器接收多个信号，处理与所述多个信号相关联的信息，以及至少基于与所述多个信号相关联的信息来产生第一输入信号。此外，所述方法包括：由所述移位寄存器接收所述第一输入信号和第二输入信号，处理与所述第一输入信号和所述第二输入信号相关联的信息，以及至少基于与所述第一输入信号和所述第二输入信号相关联的信息，通过M序列过程来产生数字信号。并且，所述方法包括：处理与所述数字信号相关联的信息，以及至少基于与所述数字信号相关联的信息来产生与信号强度有关的模拟信号。所述数字信号代表至少N位数据，其中N是正整数。所述N位数据代表伪随机数。

以本发明的方式，可以获得超过传统技术的许多优点。例如，本发明的一些实施例可以减小开关模式电源变换器的电磁干扰。举例来说，开关模式电源变换器是离线电源变换器。本发明的某些实施例为开关模式电源变换器提供了开关频率变化。本发明的一些实施例避免了开关模式电源变换器中固定频率和谐波上的强单音信号。本发明的某些实施例可以在开关模式电源变换器的频率范围内扩展电磁干扰的功率。例如，开关频率的随机化可以使EMI功率谱在中值开关频率周围和高次谐波的频带内基本均匀。本发明的一些实施例根据调频指数M_f来提供频率变化。举例来说，调频指数M_f由开关模式电源变换器的EMI要求来确定。

本发明的某些实施例将数字电路用于频率变化。数字电路是便携式的，并且可以被方便地移植用于不同的集成电路制造过程。本发明的一些实施例利用伪随机信号为时钟信号提供频率变化。举例来说，伪随机信号是M序列信号。本发明的某些实施例使用频率变化控制器，频率变化控制器包括m级M序列发生器和N位数模转换器。举例来说，m级M序列发生器包括m级线性移位寄存器。在另一个示例中，数模转换器在电压模式或电流模式下工作。在另一个示例中，数模转换器的输出被用来控制开关模式电源变换器中的振荡器的频率变化。在另一个示例中，由振荡器产生的时钟信号被馈送到线性移位寄存器中。

本发明的一些实施例使用由电压信号或电流信号控制的振荡器。举例来说，控制信号是由频率变化发生器和/或停滞时间(dead-time)控制器产生的。在另一个示例中，振荡器产生时钟信号和锯齿(ramping)信号。时钟信号和锯齿信号不具有恒定的频率。该频率是随机化的并且随着时间的变化而逐渐移动。在另一个示例中，由伪随机信号来调制振荡器中的充放电电流。经调制的充放电电流确定振荡频率，进而确定开关模式电源变换器中的开关频率。

参考下面的详细说明和附图，可以更全面地理解本发明的各种其它目的、特征和优点。

附图说明

图1是根据本发明实施例的用于控制频率变化的简化系统；

图2是示出了根据本发明实施例的频率变化的简化示图；

图3是根据本发明实施例的频率变化发生器的简化示图；

图4是根据本发明另一实施例的用于控制频率变化的简化系统；

图5是根据本发明另一实施例的用于频率控制的简化系统。

具体实施方式

图1是根据本发明实施例的用于控制频率变化的简化系统。该图仅仅是一个示例，它不应不适当地限制权利要求的范围。本领域的普通技术人员将认识到许多变化形式、替代物和修改形式。系统100包括伪随机信号发生器110、N位数模转换器120、信号发生器140和脉宽调制(PWM)发生器160。虽然使用了选定的一组部件来示出系统100，但是可以有许多替代物、修改形式和变化形式。例如，一些部件可以被扩展和/或被合并。可以在上面提到的部件中插入其他部件。取决于实施例，部件的安排可以交换，另一些部件可以被替代。例如，PWM发生器160被用于至少接收信号发生器140的输出信号的另一个部件所代替。这些部件的进一步细节可在本说明书中找到，下面会更具体地描述。

伪随机信号发生器110向N位数模(D/A)转换器120输出数字信号130。在一个示例中，伪随机信号发生器110包括m级M序列发生器，其中m是正整数。在另一个示例中，N是正整数。D/A转换器120基于数字信号130产生控制信号132。在一个实施例中，控制信号132是在电流域中。在另一个实施例中，控制信号是在电压域中。在一个示例中，控制信号132是由数字信号130调制的。在另一个示例中，控制信号132是伪随机信号。在另一个示例中，伪随机信号发生器110和N位D/A转换器120构成时钟随机信号发生器。

控制信号132由信号发生器140接收。举例来说，信号发生器140是输出信号发生器。信号发生器140基于控制信号132输出时钟信号150和锯齿信号152。在一个实施例中，信号发生器140包括振荡器。在一个示例中，振荡器是压控振荡器(VCO)。在另一个示例中，振荡器是流控振荡器(ICO)。利用控制信号132关于时间来调制振荡频率。例如，对于预定的时间周期，振荡频率在中值频率周围被随机化。

时钟信号150和锯齿信号152被PWM发生器160接收。此外，时钟信号150还被伪随机信号发生器110接收。在一个实施例中，PWM发生器160还接收电压反馈信号162和电流取样信号164，并产生PWM信号166。在一个示例中，PWM信号166被用来接通或关断开关模式电源变换器中的电源开关。在另一个示例中，锯齿信号152被用于开关模式电源变换器中的斜率补偿。在另一个示例中，时钟信号150被用于确定开关模式电源变换器的开关频率。在一个实施例中，开关模式电源变换器是离线电源变换器。在另一个实施例中，电源变换器在电流模式下工作。

图2是示出了根据本发明实施例的频率变化的简化示图。该图仅仅是一个示例，它不应不适当地限制权利要求的范围。本领域的普通技术人员将认识到许多变化形式、替代物和修改形式。如图2所示，频率f随着时间t的变化而改变。例如，频率f在最大频率f_max和最小频率f_min之间且在中值频率f_mean周围变化。在一个示例中，调频指数M_f定义如下：

M_{f} = \frac{f_{\max} - f_{\min}}{f_{\max} + f_{\min}}

(等式1)

例如，f_max和f_min之间的差是由伪随机信号发生器110和N位D/A转换器120产生的控制信号132的大小来确定的。在一个实施例中，频率f代表由信号发生器140产生的时钟信号150的频率。在另一个实施例中，频率f代表由PWM发生器160控制的开关模式电源变换器的开关频率。因此，根据本发明的实施例，电磁干扰(EMI)功率是在一个频率范围内扩展的而不是在单个频率f_mean上。

图3是根据本发明实施例的频率变化发生器的简化示图。该图仅仅是一个示例，它不应不适当地限制权利要求的范围。本领域的普通技术人员将认识到许多变化形式、替代物和修改形式。系统300包括m级M序列发生器310和N位数模(D/A)转换器320。虽然使用了选定的一组部件来示出系统300，但是可以有许多替代物、修改形式和变化形式。例如，一些部件可以被扩展和/或被合并。可以在上面提到的部件中插入其他部件。取决于实施例，部件的安排可以交换，另一些部件可以被替代。例如，m级M序列发生器310被另一类型的伪随机信号发生器所代替。这些部件的进一步细节可在本说明书中找到，下面会更具体地描述。

m级M序列发生器310包括线性反馈移位寄存器330和逻辑部件340。线性移位寄存器330包括触发器1、2、…、m-1和m，并且接收时钟信号332。m是正整数。M序列发生器对于给定的m级提供最大长度伪随机数，从而使所需要的随机化最大化。响应于时钟信号332，存储在一个触发器中的数据被从前级触发器传送过来的数据所替换。例如，存储在触发器1中的数据被传送到触发器2，存储在触发器2中的数据被传送到触发器3，…，并且存储在触发器m-1中的数据被传送到触发器m。此外，存储在触发器1中的数据被逻辑部件340产生的输出信号334所代表的数据替换。

逻辑部件340从线性移位寄存器330的选定触发器中接收输入信号342。例如，逻辑部件340包括处理设备。每个输入信号代表存储在对应触发器中的数据。根据预定逻辑来处理输入信号，并且逻辑部件产生输出信号334。在一个实施例中，逻辑部件340包括异或(XOR)门。

N位数模(D/A)转换器320接收数字信号。N是正整数。数字信号包括信号336，信号336中的每个代表存储在N个触发器之一中的数据。所述N个触发器选自线性移位寄存器330的触发器。D/A转换器320接收的数字信号代表N位二进制数据。每一位代表存储在N个触发器之一中的数据。此外，D/A转换器320接收参考信号332。参考信号332被用来确定最大信号级S_max和最小信号级S_min。响应于所接收的数字信号，D/A转换器320产生输出信号324。输出信号324在从S_min到S_max的范围内。在一个示例中，输出信号324是在电压域中。在另一个示例中，输出信号324是在电流域中。

系统300具有多种应用。在一个实施例中，系统300被用于系统100。例如，m级M序列发生器310是m级M序列发生器110。D/A转换器320是D/A转换器120。时钟信号332是时钟信号150，并且输出信号324是控制信号132。例如，最大信号级S_max和最小信号级S_min分别对应于最大频率f_max和最小频率f_min。

图4是根据本发明另一实施例的用于控制频率变化的简化系统。该图仅仅是一个示例，它不应不适当地限制权利要求的范围。本领域的普通技术人员将认识到许多变化形式、替代物和修改形式。系统400包括伪随机信号发生器410、N位数模转换器420、信号发生器440、脉宽调制(PWM)发生器460、取样系统1410、补偿控制器1420和停滞时间(dead-time)控制器1230。虽然使用了选定的一组部件来示出系统400，但是可以有许多替代物、修改形式和变化形式。例如，一些部件可以被扩展和/或被合并。可以在上面提到的部件中插入其他部件。取决于实施例，部件的安排可以交换，另一些部件可以被替代。例如，PWM发生器460被用于至少接收信号发生器440的输出信号的另一个部件所代替。这些部件的进一步细节可在本说明书中找到，下面会更具体地描述。

伪随机信号发生器410向N位数模(D/A)转换器420输出数字信号430。在一个示例中，伪随机信号发生器包括m级M序列发生器，其中m是正整数。在另一个示例中，N是正整数。D/A转换器420基于数字信号430产生控制信号432。在一个实施例中，控制信号432是在电流域中。在另一个实施例中，控制信号是在电压域中。在一个示例中，控制信号432是由数字信号430调制的。在另一个示例中，控制信号432是伪随机信号。在另一个示例中，伪随机信号发生器410和N位D/A转换器420构成时钟随机信号发生器。

控制信号432由信号发生器440接收。此外，信号发生器440分别从补偿控制器1420和停滞时间控制器1230接收控制信号1222和1232。举例来说，信号发生器440是输出信号发生器。信号发生器440基于控制信号432、1222和1232来输出时钟信号450和锯齿信号452。在一个实施例中，信号发生器440包括振荡器。在一个示例中，振荡器是压控振荡器(VCO)。在另一个示例中，振荡器是流控振荡器(ICO)。利用控制信号432关于时间来调制振荡频率。例如，对于预定的时间周期，振荡频率在中值频率周围被随机化。

时钟信号450和锯齿信号452被PWM发生器460接收。此外，时钟信号450还被伪随机信号发生器410接收。在一个实施例中，PWM发生器460还接收电压反馈信号462和电流取样信号464，并产生PWM信号466。在一个示例中，PWM信号466被用来接通或关断开关模式电源变换器中的电源开关。在另一个示例中，锯齿信号452被用于开关模式电源变换器中的斜率补偿。在另一个示例中，时钟信号450被用于确定开关模式电源变换器的开关频率。在一个实施例中，开关模式电源变换器是离线电源变换器。在另一个实施例中，电源变换器在电流模式下工作。

停滞时间控制器1230接收负载信号1234，并生成控制信号1232。负载信号1234表示开关模式变换器的输出负载水平。例如，负载信号1234包括随输出负载增大的控制电压。作为另一个示例，负载信号1234由反馈环产生。响应于负载信号1234，停滞时间控制器1230向信号发生器440输出控制信号1232。信号发生器440使用控制信号1232来进行频率控制。

取样系统1410接收输入电压1224，并生成控制信号1430。控制信号1430表示输入电压1224的大小。在一个实施例中，控制信号1430是在电流域中。在另一个实施例中，控制信号1430是在电压域中。控制信号1430被补偿控制器1420接收，该补偿控制器420生成作为其响应的控制信号1222。

控制信号1222被信号发生器440接收。例如，信号发生器440包括振荡器。在另一个示例中，信号发生器440输出下述锯齿信号452：该作为时间函数的斜坡信号452的信号强度的斜率基于控制信号1222而被调节。此外，信号发生器440输出时钟信号450。例如，时钟信号450具有与锯齿信号452相同的频率。在另一个示例中，时钟信号450被PWM发生器460用于控制开关模式电源变换器的开关频率。

如上所述，由N位数模转换器420产生的控制信号432和由停滞时间控制器1230产生的控制信号1232分别来控制时钟信号450的频率。例如，控制信号432确定时钟信号450的中值频率，而控制信号1232确定时钟信号450的频率变化，如图2所示的那样。

图5是根据本发明另一实施例的用于频率控制的简化系统。该图仅仅是一个示例，它不应不适当地限制权利要求的范围。本领域的普通技术人员将认识到许多变化形式、替代物和修改形式。系统1700包括频率变化发生器1710、补偿器1720、开关1730、1732和1734、与非门1740和1742、与门1744、比较器1750、1752和1754、反相器1760和1762、电容器1770和1772、电流源1780、1782、1784、1786和1788。虽然使用了选定的一组部件来示出系统1700，但是可以有许多替代物、修改形式和变化形式。例如，一些部件可以被扩展和/或被合并。可以在上面提到的部件中插入其他部件。取决于实施例，部件的安排可以交换，另一些部件可以被替代。这些部件的进一步细节可在本说明书中找到，下面会更具体地描述。

电容器1770分别通过开关1730(SH)或开关1732(SL)进行充电或放电。在放电阶段(T_off)和充电阶段(T_on)之间，可以通过保持开关1730和1732两者都断开而在T_on和T_off之间插入停滞时间T_dead。比较器1750(A1)和1752(A2)的输出由RS触发器锁存。RS触发器包括与非门1740(NAND1)和1742(NAND2)。比较器1750(A1)和1752(A2)是箝压比较器，分别具有阈值电压1840(V_H)和1842(V_L)。在电容器1770的一端上的电压1830的电压范围等于阈值电压1840和1842之间的差。

电容器1772(C_g)、电流源1784(I_g)、开关1734(SG)和比较器1754(A3)被用于停滞时间调制。如果控制电压1810(V_ctrl)小于阈值电压(V_{th_g})，则在电容器1770(C_o)的放电阶段(T_off)结束后，电容器1772的一端处的电压1814开始从控制电压1810上升至阈值电压1812。例如，电压1814的上升由电流源1784来支持。在放电期的结束处，开关1734断开。

当电压1814达到阈值电压1812时，由与门1744(AND1)产生的信号1820被用于接通开关1730(SH)。随后，电容器1770的电压1830开始上升，并且充电阶段(T_on)开始。在一个实施例中，停滞时间T_dead是开关1730和1732都断开的时期。在停滞时间期间，电压1830保持恒定。

如图5所示，停滞时间T_dead在控制电压1810(V_ctrl)小于阈值电压(V_{th_g})的情况下正比于V_{th_g}和V_ctrl之间的差。例如，在V_ctrl小于V_{th_g}的情况下T_dead随着V_ctrl减小而增大。电压1830的振荡频率随着V_ctrl减小而减小。例如，控制电压1810(V_ctrl)表示开关模式变换器的输出负载水平。在另一示例中，V_ctrl随着输出负载增大而增大。在另一个示例中，V_ctrl由反馈环产生。如果V_ctrl大于等于V_{th_g}，则停滞时间T_dead等于零。

在另一个实施例中，V_{th_g}对应于阈值输出负载，并且V_ctrl随着输出负载而变化。例如，V_ctrl随着输出负载增大而增大。如图5所示，在输出负载小于该阈值输出负载的情况下，T_dead随着输出负载的减小而增大。举例来说，如果输出负载小于所述阈值输出负载但大于另一阈值输出负载，则T_dead随着输出负载减小而增大。如果输出负载大于等于所述阈值输出负载，则停滞时间T_dead等于零。

在另一个实施例中，充电时间T_on和放电时间T_off每个相对于V_ctrl都是恒定的。举例来说，V_ctrl随着输出负载变化。充电时间T_on和放电时间T_off每个相对于输出负载都是恒定的。

在另一个实施例中，充电阶段、放电阶段和停滞时间阶段的时间周期如下确定：

T_{on} = \frac{(V_{H} - V_{L}) \times C_{0}}{I_{C} + I_{CM}}

(等式2)

T_{off} = \frac{(V_{H} - V_{L}) \times C_{0}}{I_{D} + I_{DM}}

(等式3)

T_{dead} = \frac{(V_{th_g} - V_{ctrl}) \times C_{g}}{I_{g}}

如果V_{th_g}＞V_ctrl (等式4)

T_dead＝0 如果V_{th_g}≤V_ctrl (等式5)

其中，T_on、T_off和T_dead分别是充电阶段、放电阶段和停滞时间阶段的时间周期。T_on取决于电流源1780(I_C)与1786(I_CM)的和以及阈值电压1840(V_H)与1842(V_L)之间的差。T_off取决于电流源1782(I_D)与1788(I_DM)的和。举例来说，电流源1786(I_CM)和1788(I_DM)是压控电流源。此外，电压1830的频率F_S如下定义：

F_{s} = \frac{1}{T_{on} + T_{off} + T_{dead}}

(等式6)

如图5所示，电流源1786(I_CM)和1788(I_DM)被来自频率变化发生器1710的控制信号1860和1862调制。如果V_{th_g}≤V_ctrl，则频率F_S被频率变化发生器1710调制。如果V_{th_g}＞V_ctrll，则频率F_S被频率变化发生器1710和用于停滞时间控制的部件所调制。

在一个实施例中，控制信号1860和1862每个表示伪随机信号。因此，电流源1786(I_CM)和1788(I_DM)由所述伪随机信号所控制。基于等式2-6，由伪随机信号调制开关模式电源变换器的开关频率。

在一个实施例中，频率变化发生器1710包括如图1所示的伪随机信号发生器110和N位数模转换器120。在另一个实施例中，频率变化发生器1710包括如图3所示的m级M序列发生器310和N位数模转换器320。在另一个实施例中，频率变化发生器1710包括如图4所示的伪随机信号发生器410和N位数模转换器420。

电流源1780(I_C)和1782(I_D)以及阈值电压1840(V_H)和1842(V_L)被补偿器1720调制。补偿器1720接收输入电压1850。如图5所示，电压1830在充电阶段(T_on)期间随着时间以一个斜率增大，而在放电阶段(T_off)期间随着时间以另一个斜率减小。两个斜率都随着输入电压1850而变化。在一个示例中，这些斜率随着预定电压范围内的输入电压1850而变化。在另一个示例中，这些斜率相对于控制电压1810(V_ctrl)是恒定的，但是相对于输入电压1850是变化的。

如上所述以及这里进一步强调的，图5仅仅是一个示例，它不应不适当地限制权利要求的范围。本领域的普通技术人员将认识到许多变化形式、替代物和修改形式。在一个实施例中，电压1830被用作锯齿信号，信号1820被用作时钟信号。例如，锯齿信号和时钟信号被PWM发生器接收。PWM发生器使用锯齿信号来提供斜率补偿。例如，斜率补偿率是恒定的，与输入电压1850无关。此外，PWM发生器使用时钟信号来控制开关频率。

如上所述，通过利用控制信号1860和1862改变电流源1786(I_CM)和1788(I_DM)来调制频率F_s。电流源1786(I_CM)和1788(I_DM)还影响电压1830的斜率。例如，电压1830被用作提供斜率补偿的锯齿信号。如果频率调制很小，则斜率改变对环路稳定性的影响可以忽略。

在另一个实施例中，系统1700被用作系统400。例如，电压1830是锯齿信号452，并且信号1820是时钟信号450。在另一个示例中，补偿器1720包括取样系统1410和补偿控制器1420。在另一个示例中，控制电压1810是负载信号1234。在另一个示例中，输入电压1850是输出电压1224。在另一个实施例中，至少系统1700的一部分被用作系统100。例如，电压1830是锯齿信号152，并且信号1820是时钟信号150。在另一个实施例中，系统100、300货1700是电源变换器的一部分。

根据本发明的另一个实施例，一种用于为电源变换器提供频率控制的方法包括产生数字信号。所述数字信号包含至少N位数据，其中N是正整数。此外，所述方法包括：接收所述数字信号，处理与所述数字信号相关联的信息，以及至少基于与所述数字信号相关联的信息来产生第一控制信号。所述第一控制信号是模拟信号。并且，所述方法包括：接收所述第一控制信号，处理与所述第一控制信号相关联的信息，以及至少基于与所述第一控制信号相关联的信息来至少产生与频率有关的第一输出信号。所述N位数据代表伪随机数。例如，所述方法可以由系统100、300、400和/或1700来执行。

根据本发明的另一个实施例，一种用于提供伪随机信号的方法包括：从移位寄存器接收多个信号，处理与所述多个信号相关联的信息，以及至少基于与所述多个信号相关联的信息来产生第一输入信号。此外，所述方法包括：由所述移位寄存器接收所述第一输入信号和第二输入信号，处理与所述第一输入信号和所述第二输入信号相关联的信息，以及至少基于与所述第一输入信号和所述第二输入信号相关联的信息，通过M序列过程来产生数字信号。例如，M序列发生器对于给定的m级提供最大长度伪随机数，从而使所需要的随机化最大化。并且，所述方法包括：处理与所述数字信号相关联的信息，以及至少基于与所述数字信号相关联的信息来产生与信号强度有关的模拟信号。所述数字信号代表至少N位数据，其中N是正整数。所述N位数据代表伪随机数。例如，所述方法可以由系统100、300、400和/或1700来执行。

本发明具有多种优点。本发明的一些实施例可以减小开关模式电源变换器的电磁干扰。举例来说，开关模式电源变换器是离线电源变换器。本发明的某些实施例为开关模式电源变换器提供开关频率变化。本发明的一些实施例避免了开关模式电源变换器中固定频率和谐波上的强单音信号。本发明的某些实施例可以在开关模式电源变换器的频率范围内扩展电磁干扰的功率。例如，开关频率的随机化可以使EMI功率谱在中值开关频率周围和高次谐波的频带内基本均匀。本发明的一些实施例根据调频指数M_f来提供频率变化。举例来说，调频指数M_f由开关模式电源变换器的EMI要求来确定。

本发明的一些实施例使用由电压信号或电流信号控制的振荡器。举例来说，控制信号是由频率变化发生器和/或停滞时间控制器产生的。在另一个示例中，振荡器产生时钟信号和锯齿信号。时钟信号和锯齿信号不具有恒定的频率。该频率是随机化的并且随着时间的变化而逐渐移动。在另一个示例中，由伪随机信号来调制振荡器中的充放电电流。经调制的充放电电流确定振荡频率，进而确定开关模式电源变换器中的开关频率。

虽然已经描述了本发明的具体实施例，但是本领域的技术人员将理解，存在与所描述的实施例等同的其他实施例。因此，本发明不应被理解为仅限于具体示出的实施例。本发明仅由权利要求的范围限定。

Claims

1.一种用于为电源变换器提供频率控制的系统，所述系统包括：

伪随机信号发生器，被配置产生数字信号，所述数字信号包含至少N位数据，其中N是正整数；

数模转换器，被配置接收所述数字信号并产生第一控制信号；

输出信号发生器，被配置接收所述第一控制信号并至少产生与频率有关的第一输出信号；

脉宽调制发生器，被配置至少接收所述第一输出信号；

其中所述N位数据代表伪随机数。

2.根据权利要求1所述的系统，其中

所述伪随机信号发生器包括m级M序列发生器，其中m是正整数；

所述m级M序列发生器被配置接收所述第一输出信号。

3.根据权利要求1所述的系统，其中：

所述第一输出信号包含第一信号强度；

所述频率反比于第一时间周期和第二时间周期；

所述第一时间周期期间的第一信号强度与所述第二时间周期期间的第一信号强度不同。

4.根据权利要求1所述的系统，其中所述输出信号发生器被配置在预定频率范围内相对于时间改变所述频率。

5.根据权利要求4所述的系统，其中所述频率在预定的时间周期内与中值频率相关联。

6.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一控制信号包括伪随机信号。

7.根据权利要求6所述的系统，其中所述输出信号发生器还被配置至少基于与所述伪随机信号相关联的信息相对于时间来改变所述频率。

8.根据权利要求7所述的系统，其中所述频率相对于时间随机改变。

9.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一控制信号处于电压域和电流域中的至少一个域中。

10.根据权利要求1所述的系统，其中所述脉宽调制发生器被配置至少基于与所述第一输出信号相关联的信息来控制电源变换器的开关频率和脉宽。

11.根据权利要求1所述的系统，还包括第一控制器，所述第一控制器被配置接收负载信号并产生第二控制信号，所述负载信号指示电源变换器的输出负载。

12.根据权利要求11所述的系统，其中：

所述频率相对于时间而改变；

所述频率与中值频率相关联。

13.根据权利要求12所述的系统，其中所述输出信号发生器还被配置接收所述第二控制信号，并且基于与所述第二控制信号相关联的信息来确定所述中值频率。

14.根据权利要求1所述的系统，还包括补偿系统，所述补偿系统被配置接收电源变换器的输入信号并产生第三控制信号。

15.根据权利要求14所述的系统，其中：

所述输出信号发生器还被配置接收所述第三控制信号并产生与斜率相关联的第二输出信号；

其中所述产生第二输出信号的步骤包括：至少基于与所述第三控制信号相关联的信息来确定所述斜率。

16.根据权利要求15所述的系统，其中所述脉宽调制发生器使用所述第二输出信号来进行反馈环的斜率补偿。

17.根据权利要求16所述的系统，其中所述斜率补偿与斜率补偿率有关，所述斜率补偿率相对于所述输入信号是恒定的。

18.根据权利要求14所述的系统，其中所述补偿系统包括：

取样系统，被配置接收所述输入信号并产生第四控制信号；

补偿控制器，被配置接收所述第四控制信号并输出所述第三控制信号。

19.一种用于提供伪随机信号的系统，所述系统包括：

移位寄存器，被配置接收第一输入信号和第二输入信号并产生数字信号，所述移位寄存器包括m个触发器，其中m是正整数；

处理设备，被配置接收多个信号并产生所述第一输入信号，所述多个信号分别代表存储在多个触发器中的数据，所述多个触发器选自所述m个触发器；

数模转换器，被配置接收所述数字信号并且产生与信号强度有关的模拟信号；

其中：

所述数字信号代表至少N位数据，N是正整数；

所述N位数据对应于N个触发器，所述N个触发器选自所述m个触发器。

20.根据权利要求19所述的系统，其中所述处理设备被配置执行异或运算。

21.根据权利要求19所述的系统，其中所述数模转换器还被配置接收控制信号并确定所述信号强度的第一范围。

22.根据权利要求21所述的系统，还包括：

输出信号发生器，被配置接收所述模拟信号并至少产生与频率相关联的输出信号；

脉宽调制发生器，被配置至少接收所述输出信号；

其中所述输出信号与所述第二输入信号相同。

23.根据权利要求22所述的系统，其中所述频率在第二范围内改变，所述第二范围对应于所述第一范围。

24.一种用于为电源变换器提供频率控制的方法，所述方法包括：

产生数字信号，所述数字信号包含至少N位数据，其中N是正整数；

接收所述数字信号；

处理与所述数字信号相关联的信息；

至少基于与所述数字信号相关联的信息来产生第一控制信号，所述第一控制信号是模拟信号；

接收所述第一控制信号；

处理与所述第一控制信号相关联的信息；

至少基于与所述第一控制信号相关联的信息来至少产生与频率有关的第一输出信号；

其中所述N位数据代表伪随机数。

25.根据权利要求24所述的方法，其中所述产生数字信号的步骤包括：至少基于与所述第一输出信号相关联的信息来产生所述数字信号。

26.根据权利要求24所述的方法，其中：

所述第一输出信号包含第一信号强度；

所述频率反比于第一时间周期和第二时间周期；

27.根据权利要求24所述的方法，其中所述频率在预定频率范围内相对于时间而改变。

28.根据权利要求27所述的方法，其中所述频率在预定的时间周期内与中值频率相关联。

29.根据权利要求24所述的方法，其中所述第一控制信号包括伪随机信号。

30.根据权利要求29所述的方法，其中所述频率至少基于与所述伪随机信号相关联的信息而相对于时间改变。

31.根据权利要求30所述的方法，其中所述频率相对于时间随机改变。

32.根据权利要求24所述的方法，还包括：

处理与所述第一输出信号相关联的信息；

至少基于与所述第一输出信号相关联的信息来调节电源变换器的开关频率。

33.一种用于提供伪随机信号的方法，所述方法包括：

从移位寄存器接收多个信号；

处理与所述多个信号相关联的信息；

至少基于与所述多个信号相关联的信息来产生第一输入信号；

由所述移位寄存器接收所述第一输入信号和第二输入信号；

处理与所述第一输入信号和所述第二输入信号相关联的信息；

至少基于与所述第一输入信号和所述第二输入信号相关联的信息，通过M序列过程来产生数字信号；

处理与所述数字信号相关联的信息；

至少基于与所述数字信号相关联的信息来产生与信号强度有关的模拟信号；

其中：

所述数字信号代表至少N位数据，N是正整数；

所述N位数据代表伪随机数。

34.根据权利要求33所述的方法，其中所述产生第一输入信号的步骤包括执行异或运算。

35.根据权利要求33所述的方法，还包括：

接收控制信号；

处理与所述控制信号相关联的信息；

至少基于与所述控制信号相关联的信息来确定所述信号强度的第一范围。

36.根据权利要求35所述的方法，还包括：

接收所述模拟信号；

处理与所述模拟信号相关联的信息；

至少基于与所述模拟信号相关联的信息来至少产生与频率有关的输出信号。

37.根据权利要求36所述的方法，其中所述频率在第二范围内改变，所述第二范围对应于所述第一范围。