CN213585559U - 一种用于开关电源芯片的抖频电路及开关电源芯片 - Google Patents
一种用于开关电源芯片的抖频电路及开关电源芯片 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型提供了一种用于开关电源芯片的抖频电路及开关电源芯片，抖频电路包括逻辑模块、控制模块、转换模块和OSC模块；其中逻辑模块的输入端接外部周期信号，逻辑模块的输出端接控制模块的输入端，控制模块的基准源端接外部基准电压源，控制模块的输出端接转换模块的输入端，转换模块的输出端接OSC模块的输入端，OSC模块的输出端接开关电源芯片的驱动模块。该电路采用抖频信号控制开关电源的开关状态，能够分散开关电源开关时刻的频段能量，降低开关时刻的EMI发射能量，使开关电源芯片的EMI发射能量低于限值，无需额外器件，节约宝贵的空间和成本，提供给用户更可靠、更安全、更卓越的体验。
Description
技术领域
本实用新型涉及集成电路技术领域，具体涉及一种用于开关电源芯片的抖频电路及开关电源芯片。
背景技术
一般而言,开关电源芯片采用PWM控制方式，PWM波形具有较快的电压变化及电流变化。由于寄生电感/电容的存在，很难去消除开关电源的电磁干扰噪声。开关电源在开关时刻经常会超过EMI限值，但在其他频段会有很大的裕度。
传统减小EMI的方法有减小漏感、增加分布电容、增加滤波电容，这样做会不仅会占用宝贵的PCB空间，且会额外增加成本。
实用新型内容
因此，本实用新型的目的是提供一种用于开关电源芯片的抖频电路及开关电源芯片，能够分散开关电源开关时刻的频段能量，降低开关时刻的EMI发射能量。
第一方面，一种用于开关电源芯片的抖频电路，包括逻辑模块、控制模块、转换模块和OSC模块；
其中逻辑模块的输入端接外部周期信号，逻辑模块的输出端接控制模块的输入端，控制模块的基准源端接外部基准电压源，控制模块的输出端接转换模块的输入端，转换模块的输出端接OSC模块的输入端，OSC模块的输出端接开关电源芯片的驱动模块。
优选地，所述逻辑模块用于将所述外部周期信号转换为N个逻辑时序信号，从其输出端输出给所述控制模块。
优选地，所述控制模块用于将所述N个逻辑时序信号转换为中心值为所述外部基准电压源的电压、且具有N个状态值的抖频信号，从其输出端输出给所述转换模块。
优选地，所述控制模块包括电流镜和N型场效应管N1；
所述电流镜包括N个P型场效应管；P型场效应管的源极连接电源正极，P型场效应管的漏极分别串联一开关后相互连接，且连接至N型场效应管N1的漏极,所有开关的控制端作为所述控制模块的输入端；
N型场效应管N1的源极接电源负极，N型场效应管N1的漏极通过电阻R2接至其源极，N型场效应管N1的漏极串联电阻R1作为所述控制模块的基准源端，N型场效应管N1的漏极作为所述控制模块的输出端。
优选地，所述转换模块用于将所述控制模块输出的抖频信号转换为具有相同时序的电流信号，从其输出端输出给所述OSC模块。
优选地，所述转换模块包括运放OP1、N型场效应管NM1、P型场效应管PM1、P型场效应管PM2和外置电阻RX；
所述运放OP1的正向输入端作为所述转换模块的输入端，运放OP1的反向输入端和N型场效应管NM1的源极均通过所述外置电阻RX接电源负极，运放OP1的输出端接N型场效应管NM1的栅极，N型场效应管NM1的漏极接P型场效应管PM1的漏极和栅极，P型场效应管PM1的源极和P型场效应管PM2的源极接电源正极，P型场效应管PM1的栅极接P型场效应管PM2的栅极，P型场效应管PM2漏极作为所述转换模块的输出端。
优选地，所述OSC模块用于将所述转换模块输出的电流信号转换为频率随时间变化的输出信号，输出给所述开关电源芯片的驱动模块。
第二方面，一种开关电源芯片，
包括第一方面所述的抖频电路。
本实用新型提供的用于开关电源芯片的抖频电路及开关电源芯片，不采用传统PWM控制方式，采用抖频信号控制开关电源的开关状态，能够分散开关电源开关时刻的频段能量，降低开关时刻的EMI发射能量，使开关电源芯片的EMI发射能量低于限值，无需额外器件，节约宝贵的空间和成本，提供给用户更可靠、更安全、更卓越的体验。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1为本发明实施例一提供的抖频电路的模块框图。
图2为本发明实施例一N＝4时，生成的抖频信号时序图。
图3为本发明实施例一提供的控制模块的电路图。
图4为本发明实施例一提供的转换模块的电路图。
具体实施方式
下面将结合附图对本实用新型技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。
实施例一：
一种用于开关电源芯片的抖频电路，参见图1，包括逻辑模块Logic、控制模块vctrl、转换模块V-I和OSC模块；
其中逻辑模块Logic的输入端接外部周期信号OSCIN，逻辑模块Logic的输出端J1～JN接控制模块vctrl的输入端，控制模块vctrl的基准源端VREF接外部基准电压源，控制模块vctrl的输出端Vct接转换模块V-I的输入端，转换模块V-I的输出端Ict接OSC模块的输入端，OSC模块的输出端OSC_OUT接开关电源芯片的驱动模块。
具体地，该抖频电路不采用传统PWM控制方式，通过产生抖频信号控制开关电源的开关状态，能够分散开关电源开关时刻的频段能量，降低开关时刻的EMI发射能量，使开关电源芯片的EMI发射能量低于限值，无需额外器件，节约宝贵的空间和成本，提供给用户更可靠、更安全、更卓越的体验。
优选地，所述逻辑模块用于将所述外部周期信号转换为N个逻辑时序信号，从其输出端输出给所述控制模块。
具体地，外部周期信号OSCIN进入逻辑模块后，产生N个逻辑时序信号。
参见图2、3，所述控制模块用于将所述N个逻辑时序信号转换为中心值为所述外部基准电压源的电压、且具有N个状态值的抖频信号，从其输出端输出给所述转换模块。
优选地，所述控制模块包括电流镜和N型场效应管N1；
所述电流镜包括N个P型场效应管P1～PN；P型场效应管P1～PN的源极连接电源正极，P型场效应管P1～PN的漏极分别串联开关K1～KN后再相互连接，且连接至N型场效应管N1的漏极，开关K1～KN的控制端J1～JN作为所述控制模块的输入端；
N型场效应管N1的源极接电源负极，N型场效应管N1的漏极通过电阻R2接至其源极，N型场效应管N1的漏极串联电阻R1作为所述控制模块的基准源端，N型场效应管N1的漏极作为所述控制模块的输出端。
具体地，开关K1～KN由N个逻辑时序信号J1～JN控制，P型场效应管P1～PN的源极电流成比例关系，PN上的源极电流为I1*2^(N-1),P1上的源极电流为基准电流，大小为I1，电阻R1、R2将基准电压源VREF分压成Vct输出给转换模块，抖频信号Vct为参考电压VREF附近波动的电压信号。默认状态下，电阻R1和R2中间节点并无电流，当J1～JN变化时，电阻R1和R2中间节点上的电流会在-I1*2^(N-1)+I1～I1*2^(N-1)之间变化(流入地为负向)。
参见图4，所述转换模块用于将所述控制模块输出的抖频信号转换为具有相同时序的电流信号Ict，从其输出端输出给所述OSC模块。所述转换模块包括运放OP1、N型场效应管NM1、P型场效应管PM1、P型场效应管PM2和外置电阻RX；
所述运放OP1的正向输入端作为所述转换模块的输入端，运放OP1的反向输入端和N型场效应管NM1的源极均通过所述外置电阻RX接电源负极，运放OP1的输出端接N型场效应管NM1的栅极，N型场效应管NM1的漏极接P型场效应管PM1的漏极和栅极，P型场效应管PM1的源极和P型场效应管PM2的源极接电源正极，P型场效应管PM1的栅极接P型场效应管PM2的栅极，P型场效应管PM2漏极作为所述转换模块的输出端。
具体地，转换模块由运放OP1、N型场效应管NM1、外置电阻RX、P型场效应管PM1和PM2构成，其中运放OP1、NM1构成负反馈环路，将抖频信号Vct“复制”到反相输入端，由电阻RX产生电流后，经由PM1和PM2构成电流镜镜像出去，得到电流信号Ict。
电流信号Ict在一参考电流附近波动，Ict＝k*Vct/RX，其中k为常数。转换模块利用电阻RX将控制模块输出的抖频信号转换为电流信号Ict。电流信号Ict具有抖频信号Vct的时序和比例，电流信号Ict的初始值为VREF/RX。
优选地，所述OSC模块用于将所述转换模块输出的电流信号转换为频率随时间变化的输出信号，输出给所述开关电源芯片的驱动模块。
具体地，OSC模块为电流控制振荡器，OSC模块的输出信号OSC_OUT的频率f为Ict/(2*C*V)、正比于Ict，其中C是内部电容，V是设定电压值。由此可见，OSC_OUT的频率f由电流信号Ict决定，电流信号Ict为一个波动的值，则OSC_OUT的频率f也是一个跟随Ict波动的值。输出信号OSC_OUT的中心频率还与基准电压源VREF相关，其抖动频率与J1～JN的控制Vct的范围相关。
实施例二：
一种开关电源芯片，包括上述的抖频电路。
该开关电源芯片，不采用传统PWM控制方式，采用抖频信号控制开关电源的开关状态，能够分散开关电源开关时刻的频段能量，降低开关时刻的EMI发射能量，使开关电源芯片的EMI发射能量低于限值，无需额外器件，节约宝贵的空间和成本，提供给用户更可靠、更安全、更卓越的体验。
本发明实施例所提供的芯片，为简要描述，实施例部分未提及之处，可参考前述电路实施例中相应内容。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求和说明书的范围当中。
Claims (8)
1.一种用于开关电源芯片的抖频电路，其特征在于，包括逻辑模块、控制模块、转换模块和OSC模块；
其中逻辑模块的输入端接外部周期信号，逻辑模块的输出端接控制模块的输入端，控制模块的基准源端接外部基准电压源，控制模块的输出端接转换模块的输入端，转换模块的输出端接OSC模块的输入端，OSC模块的输出端接开关电源芯片的驱动模块。
2.根据权利要求1所述用于开关电源芯片的抖频电路，其特征在于，
所述逻辑模块用于将所述外部周期信号转换为N个逻辑时序信号，从其输出端输出给所述控制模块。
3.根据权利要求2所述用于开关电源芯片的抖频电路，其特征在于，
所述控制模块用于将所述N个逻辑时序信号转换为中心值为所述外部基准电压源的电压、且具有N个状态值的抖频信号，从其输出端输出给所述转换模块。
4.根据权利要求3所述用于开关电源芯片的抖频电路，其特征在于，
所述控制模块包括电流镜和N型场效应管N1；
所述电流镜包括N个P型场效应管；P型场效应管的源极连接电源正极，P型场效应管的漏极分别串联一开关后相互连接，且连接至N型场效应管N1的漏极,所有开关的控制端作为所述控制模块的输入端；
N型场效应管N1的源极接电源负极，N型场效应管N1的漏极通过电阻R2接至其源极，N型场效应管N1的漏极串联电阻R1作为所述控制模块的基准源端，N型场效应管N1的漏极作为所述控制模块的输出端。
5.根据权利要求3所述用于开关电源芯片的抖频电路，其特征在于，
所述转换模块用于将所述控制模块输出的抖频信号转换为具有相同时序的电流信号，从其输出端输出给所述OSC模块。
6.根据权利要求5所述用于开关电源芯片的抖频电路，其特征在于，
所述转换模块包括运放OP1、N型场效应管NM1、P型场效应管PM1、P型场效应管PM2和外置电阻RX；
所述运放OP1的正向输入端作为所述转换模块的输入端，运放OP1的反向输入端和N型场效应管NM1的源极均通过所述外置电阻RX接电源负极，运放OP1的输出端接N型场效应管NM1的栅极，N型场效应管NM1的漏极接P型场效应管PM1的漏极和栅极，P型场效应管PM1的源极和P型场效应管PM2的源极接电源正极，P型场效应管PM1的栅极接P型场效应管PM2的栅极，P型场效应管PM2漏极作为所述转换模块的输出端。
7.根据权利要求5所述用于开关电源芯片的抖频电路，其特征在于，
所述OSC模块用于将所述转换模块输出的电流信号转换为频率随时间变化的输出信号，输出给所述开关电源芯片的驱动模块。
8.一种开关电源芯片，其特征在于，
包括权1～7任一权利要求所述的抖频电路。
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| CN202022801628.5U CN213585559U (zh) | 2020-11-27 | 2020-11-27 | 一种用于开关电源芯片的抖频电路及开关电源芯片 |
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