CN201528323U - 一种基于扩频转换技术的emi改善电路 - Google Patents
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Abstract
一种基于扩频转换技术的EMI改善电路，包括方波产生电路；1/128分频器电路，12个独立开关电路，基准电流产生电路，电阻采样反馈电路，其中，1/128分频器电路分别有4对互补的输出，分别用于控制12个独立开关电路，用于方波产生电路对电阻采样电路的电压采样；方波产生电路根据得到的不同采样电压完成频率的调制。本实用新型主要应用在对EMI要求比较高的芯片设计中，本设计可以有效降低EMI的辐射，使芯片满足设计要求。
Description
所属技术领域
本发明是一种基于扩频转换技术的EMI改善电路，此电路应用于电源管理芯片中，可以有效改善电路的EMI特性，使之较容易通过EMI规范。
背景技术
高频开关式脉冲宽度调制(PWM)AC/DC和DC/DC电源转换器因其效率高、体积小，现已成为大部分系统的首选电源。可是，这类转换器也有一个不足之处：它会在开关频率和谐振频率下产生传导性和辐射性的电磁干扰(EMI)。假如不滤除EMI电流和电压，那它们便会损害到转换器的电源并干扰使用同一个电源的其他设备。辐射性EMI会影响和干扰正在附近工作的设备。很多时候，EMI的影响导致转换器违反FCC和CISPR等订立的规范。
实用新型内容
为了克服高频开关式脉冲宽度调制电源EMI性能的不足，本实用新型提供一种基于扩频转换技术的EMI改善电路。
高频开关式脉冲宽度调制电源不能通过EMI测试不是因为它们产生出过量的干扰能量，而是这些能量过于集中在某几个频率或超出了狭窄的频带。扩频转换技术就是据此通过把干扰能量主动的分布到较宽阔的频带上，来改善EMI的性能，现今这项技术已被广泛应用到通信系统和消费设备上。本文将探讨一种实用的减弱EMI的解决方案。
本发明拟采用随机载频(RCF)的方法达到扩频的目的：在RCF方案中，采用伪随机噪声产生器来抖动频率，频率在fc-ΔF到fc+ΔF之间周期性随机变化。其中fc是中间频率，或是原本的固定开关频率，一般都是处于100KHz～1MHz范围内。将集中在少数频率点或频带上的能量再重新分布到较宽阔的频带上，这样便可降低在所有频率下的电流和电压的平均峰值，并同时保持波形的整体能量水平。
技术方案：
(1)对应于权利要求1：
一种基于扩频转换技术的EMI改善电路，其包括：
方波产生电路：输出为方波，并且方波频率受反馈电压影响的电路；
1/128分频器电路：输出输入都为方波，并且输出方波周期是输入方波周期128倍的电路，连接于方波产生电路的输出端和12个独立开关电路的控制端；
12个独立开关电路：12个独立的控制信号为方波，并且根据控制信号在高电平和低电平的时候输入输出分别处在短路和开路两种状态的电路，连接于电阻采样反馈电路的输出端，和方波产生电路的输入端；
基准电流产生电路：输出为基准电流的电路，驱动电阻采样反馈电路；
电阻采样反馈电路：一基准电流流经一串电阻，在各个电阻节点产生电压输出的电路，分别连接于基准电流产生电路的输出端和12个独立开关电路；
其中，1/128分频器电路分别有4对互补的输出，分别用于控制12个独立开关电路，用于方波产生电路对电阻采样电路的电压采样；
方波产生电路根据得到的不同采样电压完成频率的调制。
(2)对应于权利要求2：1/128分频器电路由7个1/2分频器串联组成，其中：
第一1/2分频器，其CLK端与方波产生电路输出相连，其Q端与第二1/2分频器的CLK端相连；
第二1/2分频器，其CLK端与第一1/2分频器Q端相连，其Q端与第三1/2分频器的CLK端相连；
第三1/2分频器，其CLK端与第二1/2分频器Q端相连，其Q端与第三1/2分频器的CLK端相连；
第四1/2分频器，其CLK端与第三1/2分频器Q端相连，其Q端与第五1/2分频器的CLK端相连；
第五1/2分频器，其CLK端与第四1/2分频器Q端相连，其Q端与第六1/2分频器的CLK端相连；
第六1/2分频器，其CLK端与第五1/2分频器Q端相连，其Q端与第七1/2分频器的CLK端相连；
第七1/2分频器，其CLK端与第六1/2分频器Q端相连，其Q端为频率调制输出。
(3)对应于权利要求3：
12个独立开关共分为6组，每组开关均为2个独立开关串联连接；
6组开关又通过两两并联的方式平均分成3组；
第一开关组由第四1/2分频器和第七1/2分频器控制；
第二开关组由第五1/2分频器和第七1/2分频器控制；
第三开关组由第六1/2分频器和第七1/2分频器控制。
(4)对应于权利要求4：电压采样反馈电路还包括：
第一电阻，一端连接第一开关组，另一端连接第二开关组；
第二电阻，一端连接第二开关组，另一端连接第三开关组；
第三电阻，一端连接第三开关组，另一端连接方波产生电路。
本发明的增强型MOS管基准电压源电路较目前常用的基准电压源电路有如下特点有优点。
(1)本电路采用伪随机噪声产生器原理，电路结构较为简单，基本使用数字电路实现，
并不需要特殊工艺，不需要很大的面积，成本易于控制。
(2)有效的降低了EMI辐射，可以很容易通过EMI测试。
(3)电路受到工艺偏差的影响较小，有很好的一致性。
附图说明
图1是本发明基于扩频转换技术的EMI改善电路的结构框图
图2电源中基于固定频率和扩频转换的理想化频谱
具体实施方式
如图1所示，本发明首先对OSC模块输出的时钟信号进行分频，分频模块共包括7个串联的1/2分频器，分别包括D0，D1，D2，D3，D4，D5，D6。利用分频器产生的控制信号，对3组开关(S11，S12，S13，S14，S21，S22，S23，S24，S31，S32，S33，S34)进行控制，每组开关包括2组串联的开关，串联的开关实现双控制，当串联的两个开关都闭合时，电路才导通，这样即可实现对分压电阻(R1，R2，R3)的选择，然后通过电阻的选择实现电阻的随机组合，从而实现产生随机的电平，反馈到OSC模块，实现频率的抖动。
假设中心频率为fc，频率在fc-ΔF到fc+ΔF之间周期性随机变化，如果分析仪的分辨带宽为B，则可以根据公式1对EMI的抑制率进行计算
ΔF一般不会超过fc的5％～10％，每一个在这个范围以内的频率包括fc都具有相同的或然率，这使到原本的频率尖峰可以转换成一个分布于频率抖动范围内的较平整频谱，正如图2所示。原本集中在fc处的能量现在已在较低的水平下被平均分布，而频带范围扩大到2ΔF宽。由于电源转换器中的开关频率是一个方波，它包含有谐波，而且理论上会出现在单倍数的频率上，例如是3fc、5fc、7fc等如此类推，因此采用RCF方法的频率抖动将会产生抖动谐波，而这些谐波会分别平均分布在3(fc-ΔF)到3(fc+ΔF)、5(fc-ΔF)到5(fc+ΔF)和7(fc-ΔF)到7(fc+ΔF)等如此类推的范围内。然而，当谐波愈大，频谱便会变得更平滑和更宽阔，原因是它将散布到更宽阔的2nΔF的范围，其中的n代表谐波数。结果，谐波中的峰值能量将会随着谐波数的上升而以更快的速度减少。
Claims (4)
1.一种基于扩频转换技术的EMI改善电路，其特征包括；
方波产生电路；
1/128分频器电路，连接于方波产生电路的输出端和12个独立开关电路的控制端；
12个独立开关电路，连接于电阻采样反馈电路的输出端，和方波产生电路的输入端；
基准电流产生电路，驱动电阻采样反馈电路；
电阻采样反馈电路，分别连接于基准电流产生电路的输出端和12个独立开关电路；
其中，1/128分频器电路分别有4对互补的输出，分别用于控制12个独立开关电路，用于方波产生电路对电阻采样电路的电压采样；
方波产生电路根据得到的不同采样电压完成频率的调制。
2.根据权利要求1所述的基于扩频转换技术的EMI改善电路，其特征是：1/128分频器电路，1/128分频器电路由7个1/2分频器串联组成。
3.根据权利要求1所述的基于扩频转换技术的EMI改善电路，其特征是：12个独立开关电路共分为6组，6组开关又通过并联的方式平均分成3组。
4.根据权利要求1所述的基于扩频转换技术的EMI改善电路，其特征是电压采样反馈电路还包括：第一电阻，第二电阻，第三电阻。
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|---|---|---|---|
| CN2009201502546U CN201528323U (zh) | 2009-05-03 | 2009-05-03 | 一种基于扩频转换技术的emi改善电路 |
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| CN (1) | CN201528323U (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102843161A (zh) * | 2012-08-09 | 2012-12-26 | 江苏中江物联网科技有限公司 | 基于扩频技术的驱动信号调制方法及系统 |
| CN110325025A (zh) * | 2019-06-18 | 2019-10-11 | 中国船舶工业系统工程研究院 | 一种基于脉冲调制电路的降低设备电磁干扰的系统和方法 |
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2009
- 2009-05-03 CN CN2009201502546U patent/CN201528323U/zh not_active Expired - Fee Related
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| CN110325025A (zh) * | 2019-06-18 | 2019-10-11 | 中国船舶工业系统工程研究院 | 一种基于脉冲调制电路的降低设备电磁干扰的系统和方法 |
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