JP5569954B2 - Frequency spreading circuit and frequency spreading method used for power supply - Google Patents

Frequency spreading circuit and frequency spreading method used for power supply Download PDF

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Description

本発明は、電源におけるスイッチング回路に供給されるスイッチング周波数を拡散する周波数拡散回路および周波数拡散方法に関する。   The present invention relates to a frequency spreading circuit and a frequency spreading method for spreading a switching frequency supplied to a switching circuit in a power supply.

電子回路に直流電力を供給する電源回路としてのDC−DCコンバータとしてスイッチング電源が広く用いられている。スイッチング電源は、スイッチングによって、伝導ノイズだけでなく放射ノイズも発生する。EMI(Electric Magnetic Interference:電磁波妨害)に関して種々の規格があるが、EMIを、それらの規格の範囲内に納めることが求められる。   Switching power supplies are widely used as DC-DC converters as power supply circuits for supplying direct current power to electronic circuits. A switching power source generates not only conduction noise but also radiation noise by switching. There are various standards for EMI (Electric Magnetic Interference), and it is required to keep EMI within the range of those standards.

スイッチング電源において発生するノイズを除去するために、例えばコンデンサやインダクタで構成される電源ラインフィルタが用いられるが、電源ラインフィルタだけでは十分なEMI対策を施すことは難しい。   In order to remove noise generated in the switching power supply, for example, a power supply line filter composed of a capacitor and an inductor is used. However, it is difficult to take sufficient EMI countermeasures only with the power supply line filter.

スイッチング回路に供給される信号の周波数が一定である場合には、発生するノイズは、特定の周波数においてピークを持つ。すなわち、特定の周波数のノイズが強く現れる。   When the frequency of the signal supplied to the switching circuit is constant, the generated noise has a peak at a specific frequency. That is, noise with a specific frequency appears strongly.

そこで、特定の周波数のピークノイズを低減するために、スイッチング回路に供給される信号の周波数をランダムに変える周波数拡散技術が用いられる。   Therefore, in order to reduce the peak noise of a specific frequency, a frequency spreading technique that randomly changes the frequency of the signal supplied to the switching circuit is used.

周波数拡散(以下、拡散を分散ともいう。)は、ノイズピークを抑制する有効な手段であるが、それだけでは不十分であり、高い性能は必要ないものの電源ラインフィルタとを組み合わせて使用されることが多い。しかし、電源ラインフィルタのフィルタ特性はフラットではなく、周波数拡散技術と電源ラインフィルタとを組み合わせて使用した場合に、拡散の低域端や高域端にピークを残すことがある。すなわち、電源ラインに挿入されたフィルタの特性等に起因する高いノイズピークの残存を補正する必要があるという課題がある。   Frequency spread (hereinafter spread is also referred to as dispersion) is an effective means of suppressing noise peaks, but it is not sufficient, and high performance is not required, but it should be used in combination with a power line filter. There are many. However, the filter characteristics of the power supply line filter are not flat, and when the frequency spread technique and the power supply line filter are used in combination, a peak may remain at the low band end or high band end of the diffusion. That is, there is a problem that it is necessary to correct the remaining high noise peak due to the characteristics of the filter inserted in the power supply line.

また、DSP(Digital Signal Processor)を用いて周波数拡散を行う方法も実施されているが、DSPを用いた制御回路は高価になり、小電力電源に適用することには向いていない。   Further, although a method of performing frequency spreading using a DSP (Digital Signal Processor) has been implemented, a control circuit using the DSP becomes expensive and is not suitable for application to a low-power power source.

図10は、特許文献1に記載されたスイッチング電源の構成を示すブロック図である。図10に示すスイッチング電源は、入力端子101、入力回路102、スイッチ回路103、トランス104、整流平滑回路105および出力端子106を含み、負荷107に一定の直流電源電圧を供給する。スイッチ回路103は、MOS−FETなどのスイッチング素子で構成され、トランス104の一次巻線に接続される。スイッチ回路103およびトランス104は、インバータを構成する。整流回路105は、トランス104の二次巻線の出力を整流し、かつ、平滑する。   FIG. 10 is a block diagram showing the configuration of the switching power supply described in Patent Document 1. In FIG. The switching power supply shown in FIG. 10 includes an input terminal 101, an input circuit 102, a switch circuit 103, a transformer 104, a rectifying / smoothing circuit 105, and an output terminal 106, and supplies a constant DC power supply voltage to a load 107. The switch circuit 103 is composed of a switching element such as a MOS-FET and is connected to the primary winding of the transformer 104. The switch circuit 103 and the transformer 104 constitute an inverter. The rectifier circuit 105 rectifies and smoothes the output of the secondary winding of the transformer 104.

スイッチング制御回路109は、三角波発振器110、コンパレータ111およびドライバ112を備えている。コンパレータ111の反転入力端子には負荷107に対する出力電圧が抵抗R31,R41で分圧された電圧が入力される。コンパレータ111は、反転入力端子に入力される電圧と非反転入力端子に入力される三角波信号とを比較することによって、パルス幅が変化するPWM信号を出力する。PWM信号は、ドライバ112を介してスイッチ回路103のスイッチング素子に入力される。スイッチング素子は、PWM信号によってオン/オフし、出力電圧を一定電圧に安定化させる。   The switching control circuit 109 includes a triangular wave oscillator 110, a comparator 111, and a driver 112. The voltage obtained by dividing the output voltage for the load 107 by the resistors R31 and R41 is input to the inverting input terminal of the comparator 111. The comparator 111 outputs a PWM signal whose pulse width changes by comparing the voltage input to the inverting input terminal with the triangular wave signal input to the non-inverting input terminal. The PWM signal is input to the switching element of the switch circuit 103 via the driver 112. The switching element is turned on / off by the PWM signal, and the output voltage is stabilized to a constant voltage.

スイッチング制御回路109は、発振容量端子113、オン時間制御端子114およびオフ時間制御端子115を有する。発振容量端子113には他端が接地されたコンデンサC11が接続され、オン時間制御端子114には他端が接地されたオン時間設定抵抗Ronが接続され、オフ時間制御端子115には他端が接地されたオフ時間設定抵抗Roffが接続されている。三角波発振器110の発振波形(三角波信号)の上り勾配の傾きは、オン時間設定抵抗RonとコンデンサC11との積で決定され、三角波信号の下り勾配の傾きは、オフ時間設定抵抗RoffとコンデンサC11との積で決定される。すなわち、オン時間設定抵抗Ronの流出電流IonでコンデンサC11の充電電流が決定され、オフ時間設定抵抗Roffの流出電流IoffでコンデンサC11の放電電流が決定される。 The switching control circuit 109 has an oscillation capacitor terminal 113, an on time control terminal 114, and an off time control terminal 115. The oscillation capacitor terminal 113 is connected a capacitor C11 whose other end is grounded, the ON time control terminal 114 and the other end is connected to the on-time setting resistor R on which is grounded and the other end to the off-time control terminal 115 Is connected to an off-time setting resistor Roff . The inclination of the upward slope of the oscillation waveform (triangular wave signal) of the triangular wave oscillator 110 is determined by the product of the on-time setting resistance R on and the capacitor C11, gradient of the descending slope of the triangular wave signal, the off-time setting resistor R off and capacitor It is determined by the product of C11. In other words, it determines the charging current of the capacitor C11 at the outflow current I on the on-time setting resistor R on, a discharge current of the capacitor C11 is determined by the drain current I off of off-time setting resistor R off.

拡散信号発生回路116の出力とオン時間制御端子114との間に、周波数およびデューティを変化させるための第1重み抵抗R11が接続され、拡散信号発生回路116の出力とオフ時間制御端子115との間には周波数およびデューティを変化させるための第2の重み抵抗R21が接続される。   A first weight resistor R11 for changing the frequency and duty is connected between the output of the spread signal generation circuit 116 and the on-time control terminal 114, and the output of the spread signal generation circuit 116 and the off-time control terminal 115 are connected to each other. A second weight resistor R21 for changing the frequency and duty is connected between them.

第1の重み抵抗R11と第2の重み抵抗R21のそれぞれを介して周期的に変化するランプ信号が拡散信号としてオン時間制御端子114およびオフ時間制御端子115に印加される。拡散信号の電圧レベルに応じて、オン時間制御端子114およびオフ時間制御端子115から流出する電流Ionおよび電流Ioffが変化する。電流Ionおよび電流Ioffが変化することによって、三角波発振器110から出力される三角波信号の周波数およびデューティが変化し、スイッチ回路103のスイッチング信号の周波数軸上での拡散が行われる。 A ramp signal that periodically changes via each of the first weight resistor R11 and the second weight resistor R21 is applied to the on-time control terminal 114 and the off-time control terminal 115 as a spread signal. The current I on and the current I off flowing out from the on-time control terminal 114 and the off-time control terminal 115 change according to the voltage level of the spread signal. As the current I on and the current I off change, the frequency and duty of the triangular wave signal output from the triangular wave oscillator 110 change, and the switching signal of the switch circuit 103 is spread on the frequency axis.

スイッチング信号の周波数の拡散幅±Δfは、周波数およびデューティ変更用の第1の重付け抵抗R11とオン時間設定抵抗Ronとの比率(R11/Ron)または周波数およびデューティ変更用の第2の重付け抵抗R21とオフ時間設定抵抗Roffの比率(R21/Roff)で決定される。またスイッチング信号のデューティの変化率が第1の重付け抵抗R11と第2の重付け抵抗R21との比率(R11/R21)で決定される。 The frequency spread width ± Δf of the switching signal is the ratio (R11 / R on ) of the first weighting resistor R11 for changing the frequency and duty and the on-time setting resistor R on (R11 / R on ) or the second for changing the frequency and duty. It is determined by the ratio (R21 / R off ) between the weighting resistor R21 and the off-time setting resistor R off . Further, the change rate of the duty of the switching signal is determined by the ratio (R11 / R21) of the first weighting resistor R11 and the second weighting resistor R21.

以上のように、三角波信号の周波数を所定の範囲で変化させるさせることによって、スイッチングの基本周波数を周波数領域で分散させる。なお、基本周波数の高調波成分も周波数領域で分散する。スイッチングの基本周波数を分散することによって、ノイズピークが目立たないようにする。   As described above, the basic frequency of switching is dispersed in the frequency domain by changing the frequency of the triangular wave signal within a predetermined range. Note that harmonic components of the fundamental frequency are also dispersed in the frequency domain. By distributing the fundamental frequency of switching, noise peaks are made inconspicuous.

特開2005−160128号公報(段落0013−0021、図1)Japanese Patent Laying-Open No. 2005-160128 (paragraphs 0013-0021, FIG. 1)

特許文献1に記載された回路構成を用いることによって、DSPなどの高価な部品を使用せず、抵抗、コンデンサ、ダイオードおよび演算増幅器(以下、オペアンプという。)といった比較的安価な部品のみで、周波数拡散量の変化の自由度が高い周波数拡散回路が実現される。   By using the circuit configuration described in Patent Document 1, an expensive component such as a DSP is not used, and only a relatively inexpensive component such as a resistor, a capacitor, a diode, and an operational amplifier (hereinafter referred to as an operational amplifier) is used. A frequency spread circuit having a high degree of freedom in changing the spread amount is realized.

しかし、特許文献1に記載された周波数拡散回路を電源ラインフィルタと組み合わせて使用した場合に、ノイズスペクトラムに傾きが生じて、高いノイズピークが生ずる可能性がある。すなわち、特定の周波数のノイズが現れる可能性が残る。   However, when the frequency spreading circuit described in Patent Document 1 is used in combination with a power supply line filter, there is a possibility that the noise spectrum is inclined and a high noise peak is generated. That is, there is a possibility that noise of a specific frequency appears.

そこで、本発明は、電源ラインフィルタを使用する場合であっても、ノイズスペクトラムに傾きが生じないようにすることができる周波数拡散回路および周波数拡散方法を提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a frequency spreading circuit and a frequency spreading method capable of preventing a noise spectrum from being inclined even when a power line filter is used.

本発明による電源に用いられる周波数拡散回路は、第1のコンデンサ(C1)を充電しかつ放電させる第1の抵抗(R1)を用いて三角波を発生し発生した三角波の電圧と電源の出力電圧とを比較することによって生成されるスイッチング信号の周波数を拡散させる周波数拡散回路であって、第2のコンデンサ(C3)を介して第1の抵抗(R1)に電流を供給する出力端子を有し、第2のコンデンサ(C3)への充電経路と第2のコンデンサ(C3)の放電経路とが別個に設けられ、充電経路は発振部である演算増幅器の出力と第2のコンデンサ(C3)との間の経路であり、当該経路に第2の抵抗(R3)が設けられ、放電経路は第2のコンデンサ(C3)と演算増幅器との間の経路であり、当該経路に第3の抵抗(R4)が設けられ、電源ノイズフィルタが設けられた電源に適用され、第2の抵抗(R3)および第3の抵抗(R4)として、電源ノイズフィルタによるピークノイズを打ち消す抵抗値の抵抗が選定されることを特徴とする。 The frequency spreading circuit used in the power source according to the present invention generates a triangular wave using the first resistor (R1) that charges and discharges the first capacitor (C1), and generates a triangular wave voltage and an output voltage of the power source. Is a frequency spreading circuit that spreads the frequency of the switching signal generated by comparing the two, and has an output terminal that supplies current to the first resistor (R1) via the second capacitor (C3), discharge path and is provided separately charging path and a second capacitor to a second capacitor (C3) (C3), the charging path between the output and the second capacitor is an oscillation unit an operational amplifier (C3) The second resistor (R3) is provided in the route, the discharge route is a route between the second capacitor (C3) and the operational amplifier, and the third resistor (R4) is provided in the route. ) Source noise filter is applied to a power supply provided, as a second resistor (R3) and a third resistor (R4), characterized Rukoto resistance were selected for resistance to cancel the peak noise due to power supply noise filter .

本発明による電源に用いられる周波数拡散方法は、第1のコンデンサ(C1)を充電しかつ放電させる第1の抵抗(R1)を用いて三角波を発生し発生した三角波の電圧と電源の出力電圧とを比較することによって生成されるスイッチング信号の周波数を拡散させる周波数拡散方法であって、第2のコンデンサ(C3)を介して第1の抵抗(R1)に電流を供給し、第2のコンデンサ(C3)への充電経路と第2のコンデンサ(C3)の放電経路とを別個に設定し、発振部である演算増幅器の出力と第2のコンデンサ(C3)との間の経路である充電経路に第2の抵抗(R3)を設け、第2のコンデンサ(C3)と演算増幅器との間の経路である放電経路に第3の抵抗(R4)を設け、第2の抵抗(R3)および第3の抵抗(R4)として、電源に設けられた電源ノイズフィルタによるピークノイズを打ち消す抵抗値の抵抗を選定することを特徴とする。 The frequency spreading method used for the power supply according to the present invention includes a triangular wave generated by using a first resistor (R1) that charges and discharges the first capacitor (C1) and an output voltage of the power supply. Is a frequency spreading method for spreading the frequency of the switching signal generated by comparing the currents to each other by supplying a current to the first resistor (R1) via the second capacitor (C3), and the second capacitor ( A charging path to C3) and a discharging path of the second capacitor (C3) are set separately, and a charging path that is a path between the output of the operational amplifier that is the oscillation unit and the second capacitor (C3) is set. A second resistor (R3) is provided, a third resistor (R4) is provided in the discharge path, which is a path between the second capacitor (C3) and the operational amplifier, and the second resistor (R3) and the third resistor As the resistance (R4) of Characterized by selecting the resistance of the resistance value for canceling the peak noise due to power supply noise filter provided in the source.

本発明によれば、電源ラインフィルタを使用する場合であっても、ノイズスペクトラムに傾きが生じないようにすることができる。   According to the present invention, even if a power supply line filter is used, it is possible to prevent the noise spectrum from being inclined.

本発明による周波数拡散回路の一例を電源制御ICとともに示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of the frequency spread circuit by this invention with power supply control IC. 発振回路の構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structural example of an oscillation circuit. 周波数拡散回路が設けられていない場合の電源制御ICの出力信号等の波形例を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows the example of waveforms, such as an output signal of a power supply control IC when the frequency spreading circuit is not provided. 周波数拡散回路が設けられている場合の電源制御ICの出力信号等の波形例を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows the example of waveforms, such as an output signal of a power supply control IC in case the frequency spreading circuit is provided. ノイズのピーク値を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows the peak value of noise. 平坦なノイズスペクトラムを示す波形図である。It is a wave form diagram which shows a flat noise spectrum. コンデンサの両端電圧および周波数拡散の偏りの一例を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows an example of the both-ends voltage of a capacitor | condenser, and the deviation of frequency spreading. コンデンサの両端電圧および周波数拡散の偏りの一例を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows an example of the both-ends voltage of a capacitor | condenser, and the deviation of frequency spreading. 本発明による周波数拡散回路の主要部を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the principal part of the frequency spreading circuit by this invention. 特許文献1に記載されたスイッチング電源の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the switching power supply described in patent document 1. FIG.

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明による周波数拡散回路の一例を電源制御ICとともに示すブロック図である。周波数拡散回路は、発振回路10を含む。図1に例示する電源制御IC20は、出力端子(Output端子)、フィードバック端子FB(以下、端子FBという。)、周波数設定用外部コンデンサ接続端子CT(以下、端子CTという。)、および周波数設定用外部抵抗接続端子RT(以下、端子RTという。)を有する。   FIG. 1 is a block diagram showing an example of a frequency spreading circuit according to the present invention together with a power supply control IC. The frequency spreading circuit includes an oscillation circuit 10. The power supply control IC 20 illustrated in FIG. 1 includes an output terminal (Output terminal), a feedback terminal FB (hereinafter referred to as a terminal FB), a frequency setting external capacitor connection terminal CT (hereinafter referred to as a terminal CT), and a frequency setting. An external resistance connection terminal RT (hereinafter referred to as a terminal RT) is provided.

出力端子から出力される例えばPWM信号は、スイッチング電源(図示せず)におけるスイッチング回路に入力される。なお、スイッチング電源の構成は、一例として、図10に示されたようなスイッチ回路、トランスおよび整流平滑回路を含む構成である。   For example, a PWM signal output from the output terminal is input to a switching circuit in a switching power supply (not shown). As an example, the configuration of the switching power supply includes a switch circuit, a transformer, and a rectifying / smoothing circuit as shown in FIG.

端子FBには、スイッチング電源(図示せず)の出力電圧が抵抗で分圧された電圧が入力される。端子CTには、例えば他端が接地されたコンデンサC1が接続され、端子RTには、例えば他端が接地された抵抗R1が接続される。   A voltage obtained by dividing the output voltage of a switching power supply (not shown) by a resistor is input to the terminal FB. For example, a capacitor C1 whose other end is grounded is connected to the terminal CT, and a resistor R1 whose other end is grounded is connected to the terminal RT, for example.

図2は、発振回路10の構成例を示す回路図である。図2に示すように、発振回路10において、オペアンプOP、オペアンプOPの非反転入力端子に接続される抵抗R6,R7、およびオペアンプOPの出力端子と非反転入力端子との間に接続される抵抗R5は発振部を構成する。   FIG. 2 is a circuit diagram illustrating a configuration example of the oscillation circuit 10. As shown in FIG. 2, in the oscillation circuit 10, the operational amplifier OP, the resistors R6 and R7 connected to the non-inverting input terminal of the operational amplifier OP, and the resistor connected between the output terminal and the non-inverting input terminal of the operational amplifier OP. R5 constitutes an oscillation unit.

オペアンプOPの出力端子には、抵抗R3と抵抗R4とが並列接続されている。抵抗R3と例えば他端が接地されたコンデンサC3との間には、オペアンプOPの出力端子から流出する電流を通過させるダイオードD1が接続され、抵抗R4とコンデンサC3との間には、オペアンプOP側に流入する電流を通過させるダイオードD2が接続されている。   A resistor R3 and a resistor R4 are connected in parallel to the output terminal of the operational amplifier OP. Between the resistor R3 and, for example, the capacitor C3 whose other end is grounded, a diode D1 that passes a current flowing out from the output terminal of the operational amplifier OP is connected. Between the resistor R4 and the capacitor C3, the operational amplifier OP side A diode D2 is connected to pass the current flowing into the.

また、コンデンサC3からの電流は、コンデンサC2および抵抗R2を介して、端子RT側に流れる。   Further, the current from the capacitor C3 flows to the terminal RT side via the capacitor C2 and the resistor R2.

図1に例示された電源制御IC20は、動作周波数を決定するために、コンデンサC1の充放電の繰り返し電圧波形を利用する。具体的には、コンデンサC1と充放電電流を制限する抵抗R1とによって動作周波数を調整することができる。すなわち、コンデンサC1と抵抗R1とによって、所望する周波数の三角波が生成される。   The power supply control IC 20 illustrated in FIG. 1 uses a repetitive voltage waveform of charging / discharging of the capacitor C1 in order to determine the operating frequency. Specifically, the operating frequency can be adjusted by the capacitor C1 and the resistor R1 that limits the charge / discharge current. That is, a triangular wave having a desired frequency is generated by the capacitor C1 and the resistor R1.

電源制御IC20には、コンパレータが内蔵されている。コンパレータは、図3の波形図に示すように、端子FBに入力される電圧と三角波の電圧とを比較して出力端子から出力される出力信号(PWM信号)を生成し、生成した出力信号を出力端子からスイッチング回路に供給する。なお、図3は、周波数拡散回路が設けられていない場合の電源制御IC20の出力信号等の波形例を示す波形図である。   The power supply control IC 20 has a built-in comparator. As shown in the waveform diagram of FIG. 3, the comparator compares the voltage input to the terminal FB with the triangular wave voltage to generate an output signal (PWM signal) output from the output terminal, and outputs the generated output signal. Supply to the switching circuit from the output terminal. FIG. 3 is a waveform diagram showing an example of the waveform of the output signal of the power supply control IC 20 when no frequency spreading circuit is provided.

次に、周波数拡散回路(図1,2に示す例では、発振回路10)の動作を説明する。   Next, the operation of the frequency spreading circuit (in the example shown in FIGS. 1 and 2, the oscillation circuit 10) will be described.

抵抗R1の抵抗値を大きくして端子RTに流れる電流IRTの値を小さくすると、コンデンサC1と充放電速度は遅くなる。その結果、スイッチング周波数(PWM信号の周波数)は低下する。また、抵抗R1の抵抗値を小さくして電流IRTの値を大きくすると、コンデンサC1と充放電速度は速くなる。その結果、スイッチング周波数は上昇する。 When the resistance value of the resistor R1 is increased to decrease the value of the current IRT flowing through the terminal RT, the capacitor C1 and the charge / discharge speed are reduced. As a result, the switching frequency (frequency of the PWM signal) decreases. Further, when the resistance value of the resistor R1 is decreased and the value of the current IRT is increased, the capacitor C1 and the charge / discharge speed are increased. As a result, the switching frequency increases.

この実施形態では、発振回路10から抵抗R1に対して電流IEXTが流れるように、電流IEXTを調整することによって、電源制御IC20の出力信号の周波数を調整する。 In this embodiment, as the current flows I EXT from the oscillation circuit 10 with the resistor R1, by adjusting the current I EXT, to adjust the frequency of the output signal of the power supply control IC 20.

図4は、周波数拡散回路が設けられている場合の電源制御IC20の出力信号等の波形例を示す波形図である。図4に示すように、発振回路10の出力電圧VOSCが変化し電流IEXTが変化すると、抵抗R1に流れる電流IRT’が変化してスイッチング周波数は変化する。 FIG. 4 is a waveform diagram showing a waveform example of an output signal of the power supply control IC 20 when a frequency spread circuit is provided. As shown in FIG. 4, when the output voltage V OSC of the oscillation circuit 10 changes and the current I EXT changes, the current I RT ′ flowing through the resistor R1 changes and the switching frequency changes.

つまり、電流IEXTを変化させることによって、スイッチング周波数を変化させることができる。 That is, the switching frequency can be changed by changing the current IEXT .

EXTの傾きが直線に近いと、すなわちIEXTの増減が少ない場合には、スイッチングの基本周波数fSWは所定の周波数範囲内(可変帯域)でほぼ均等に拡散する。つまり、周波数拡散を行わない場合には、図5に示すようにノイズのピークが大きくなっているのに対して、周波数拡散を行う場合には、図6に示すように、ノイズスペクトラムは平坦になる。なお、図5および図6において、横軸は周波数を示し、縦軸はノイズ電圧を模式的に示している。また、図6におけるノイズのピーク値は、図5におけるノイズのピーク値よりも小さい。 When the slope of I EXT is close to a straight line, that is, when the increase / decrease of I EXT is small, the fundamental frequency f SW of switching spreads almost uniformly within a predetermined frequency range (variable band). That is, when the frequency spread is not performed, the noise peak is large as shown in FIG. 5, whereas when the frequency spread is performed, the noise spectrum is flat as shown in FIG. Become. In FIGS. 5 and 6, the horizontal axis indicates the frequency, and the vertical axis schematically indicates the noise voltage. Also, the noise peak value in FIG. 6 is smaller than the noise peak value in FIG.

しかし、スイッチングの基本周波数fSWを可変帯域で均等に拡散しただけでは、電源ラインフィルタが用いられる場合に、電源ラインフィルタの特性に起因して、ノイズスペクトラムに傾きが生じ、高いノイズピークが生ずる可能性がある。すなわち、特定の周波数のノイズが顕著になる可能性がある。 However, if the power supply line filter is used only by evenly spreading the switching basic frequency f SW in the variable band, the noise spectrum is inclined due to the characteristics of the power supply line filter, and a high noise peak is generated. there is a possibility. In other words, noise at a specific frequency may become significant.

この実施形態では、電源ラインフィルタと周波数拡散回路とが組み合わされた場合でも、総合的にノイズスペクトラムを平坦にすることを可能にする周波数拡散回路が実現される。   In this embodiment, even when a power line filter and a frequency spread circuit are combined, a frequency spread circuit that makes it possible to flatten the noise spectrum is realized.

図2に例示されたような実施形態では、可変帯域において拡散量に偏りを持たせることによって、ノイズスペクトラムを調整することが可能になる。   In the embodiment illustrated in FIG. 2, it is possible to adjust the noise spectrum by giving a bias to the diffusion amount in the variable band.

具体的には、コンデンサC3への充電電流を制限する抵抗R3と、コンデンサC3からの放電電流を制限する抵抗R4とを別個に利用することができるようにするために、電流が流れる方向を規制するダイオードD1,D2が設置されている。すなわち、コンデンサC3の充電経路とコンデンサC3の放電経路とを別にする。コンデンサC3の充電経路と放電経路とが独立して存在するので、抵抗R3の抵抗値と抵抗R4の抵抗値のそれぞれを適宜設定することによって、すなわち、所望のノイズスペクトラムを得るのに適切な抵抗値を有する抵抗R3,R4を選定することによって、発振回路10の発振出力波形を所望の非線形波形に設定することができる。   Specifically, the direction in which the current flows is regulated so that the resistor R3 that limits the charging current to the capacitor C3 and the resistor R4 that limits the discharge current from the capacitor C3 can be used separately. Diodes D1 and D2 are installed. That is, the charging path of the capacitor C3 and the discharging path of the capacitor C3 are separated. Since the charging path and the discharging path of the capacitor C3 exist independently, by appropriately setting each of the resistance value of the resistor R3 and the resistance value of the resistor R4, that is, a resistor suitable for obtaining a desired noise spectrum. By selecting the resistors R3 and R4 having values, the oscillation output waveform of the oscillation circuit 10 can be set to a desired nonlinear waveform.

以下、拡散量の偏りの具体例を説明する。図7および図8は、コンデンサC3の両端電圧および周波数拡散の偏りの一例を示す波形図である。   Hereinafter, a specific example of the uneven diffusion amount will be described. FIGS. 7 and 8 are waveform diagrams showing an example of the voltage across the capacitor C3 and the frequency spread bias.

一例として、抵抗R3の抵抗値を0Ωにし、抵抗R4として高抵抗のものを選択した場合を考える。その場合には、充電速度は速く放電速度は遅いので、コンデンサC3の両端電圧は図7(a)に示すようになる。図7(a)に示す例では、コンデンサC3の両端電圧が低い期間が長いので、図7(b)に示すようにスイッチング周波数は上昇する。その結果、高い周波数領域でノイズが大きくなる。   As an example, let us consider a case where the resistance value of the resistor R3 is set to 0Ω and a resistor having a high resistance is selected as the resistor R4. In this case, since the charging speed is high and the discharging speed is slow, the voltage across the capacitor C3 is as shown in FIG. In the example shown in FIG. 7A, the period during which the voltage across the capacitor C3 is low is long, so that the switching frequency increases as shown in FIG. 7B. As a result, noise increases in a high frequency region.

電源ノイズフィルタによって低い周波数にノイズピークが生じている場合には、図7(b)に示すようにスイッチング周波数を偏らせることによって、電源ノイズフィルタと周波数拡散回路とによる総合的なノイズスペクトラムを平坦にすることができる。   When a noise peak occurs at a low frequency due to the power supply noise filter, the overall noise spectrum by the power supply noise filter and the frequency spreading circuit is flattened by biasing the switching frequency as shown in FIG. Can be.

また、抵抗R3の抵抗値を高抵抗のものにし、抵抗R4として0Ωのものを選択した場合を考える。その場合には、充電速度は遅く放電速度は速いので、コンデンサC3の両端電圧は図8(a)に示すようになる。図8(a)に示す例では、コンデンサC3の両端電圧が高い期間が長いので、図8(b)に示すようにスイッチング周波数は低下する。その結果、低い周波数領域でノイズが大きくなる。   Further, consider a case where the resistance value of the resistor R3 is set to a high resistance value, and a resistance value of 0Ω is selected as the resistor R4. In that case, since the charging speed is slow and the discharging speed is fast, the voltage across the capacitor C3 is as shown in FIG. In the example shown in FIG. 8A, since the period during which the voltage across the capacitor C3 is high is long, the switching frequency decreases as shown in FIG. 8B. As a result, noise increases in a low frequency region.

電源ノイズフィルタによって高い周波数にノイズピークが生じている場合には、図8(b)に示すようにスイッチング周波数を偏らせることによって、電源ノイズフィルタと周波数拡散回路とによる総合的なノイズスペクトラムを平坦にすることができる。   When a noise peak occurs at a high frequency due to the power supply noise filter, the overall noise spectrum by the power supply noise filter and the frequency spreading circuit is flattened by biasing the switching frequency as shown in FIG. Can be.

説明を簡単にするために、図7および図8に示された例では、抵抗R3,R4の抵抗値として極端な値が選定されたが、抵抗R3,R4の抵抗値を適宜選定することによって、スイッチング周波数の偏り方を比較的自由に設定することができる。すなわち、抵抗R3,R4の抵抗値を選定することによって、電源ノイズフィルタによって生ずるノイズピークを打ち消すために、周波数拡散回路における適切なスペクトラムを得ることができる。   In order to simplify the explanation, in the examples shown in FIGS. 7 and 8, extreme values are selected as the resistance values of the resistors R3 and R4, but by appropriately selecting the resistance values of the resistors R3 and R4. The method of biasing the switching frequency can be set relatively freely. That is, by selecting the resistance values of the resistors R3 and R4, an appropriate spectrum in the frequency spreading circuit can be obtained in order to cancel out the noise peak caused by the power supply noise filter.

以上に説明したように、この実施形態では、電源ラインフィルタを使用する場合であっても、総合的なノイズスペクトラムを平坦にすることができる。   As described above, in this embodiment, the total noise spectrum can be flattened even when the power supply line filter is used.

なお、上記の実施形態では、ダイオードD1,D2によってコンデンサC3の充電経路とコンデンサC3の放電経路とを別にするようにしたが、抵抗R3および抵抗R4とコンデンサC3との間にトランジスタ等のスイッチング素子を設け、スイッチング素子によって、充電経路と放電経路とを切り換えるようにしてもよい。   In the above embodiment, the charging path of the capacitor C3 and the discharging path of the capacitor C3 are separated by the diodes D1 and D2, but a switching element such as a transistor is provided between the resistor R3 and the resistor R4 and the capacitor C3. And a charging path and a discharging path may be switched by a switching element.

図9は、本発明による周波数拡散回路の主要部を示すブロック図である。図9に示すように、周波数拡散回路は、コンデンサ(C1)を充電しかつ放電させる抵抗(R1)を用いて三角波を発生し発生した三角波の電圧と電源の出力電圧とを比較することによって生成されるスイッチング信号の周波数を拡散させる周波数拡散回路であって、コンデンサ(C3)を介して抵抗(R1)に電流を供給する出力端子3を有し、コンデンサ(C3)への充電経路1とコンデンサ(C3)の放電経路2とが別個に設けられている。   FIG. 9 is a block diagram showing the main part of the frequency spreading circuit according to the present invention. As shown in FIG. 9, the frequency spread circuit is generated by comparing the generated triangular wave voltage with the output voltage of the power source by generating a triangular wave using the resistor (R1) that charges and discharges the capacitor (C1). A frequency spreading circuit for spreading the frequency of the switching signal to be transmitted, having an output terminal 3 for supplying a current to the resistor (R1) via the capacitor (C3), and a charging path 1 and a capacitor to the capacitor (C3) The discharge path 2 of (C3) is provided separately.

また、上記の実施形態では、以下のような周波数拡散回路も開示されている。   In the above embodiment, the following frequency spreading circuit is also disclosed.

(1)充電経路は発振部である演算増幅器の出力とコンデンサ(C3)との間の経路であり、当該経路に抵抗(R3)が設けられ、放電経路はコンデンサ(C3)と演算増幅器との間の経路であり、当該経路に抵抗(R4)が設けられている周波数拡散回路。 (1) The charging path is a path between the output of the operational amplifier, which is an oscillation unit, and the capacitor (C3). A resistor (R3) is provided in the path, and the discharging path is a path between the capacitor (C3) and the operational amplifier. A frequency spread circuit in which a resistor (R4) is provided in the route.

(2)電流が流れる方向を規制するダイオード(D1)が充電経路に設けられ、電流が流れる方向を規制するダイオード(D2)が放電経路に設けられている周波数拡散回路。 (2) A frequency spreading circuit in which a diode (D1) that regulates the direction of current flow is provided in the charging path, and a diode (D2) that regulates the direction of current flow is provided in the discharge path.

(3)抵抗(R3)および抵抗(R4)とコンデンサ(C3)との間に、充電経路と放電経路を切り換えるスイッチング素子が設けられている周波数拡散回路。
(4)電源ノイズフィルタが設けられた電源に適用される周波数拡散回路。
(3) A frequency spreading circuit in which a switching element for switching a charging path and a discharging path is provided between the resistor (R3) and the resistor (R4) and the capacitor (C3).
(4) A frequency spreading circuit applied to a power supply provided with a power supply noise filter.

上記の(1)〜(3)の周波数拡散回路の構成では、抵抗、コンデンサ、オペアンプおよびダイオードといった比較的安価な部品を使用するだけで、ノイズスペクトラムを平坦にすることができる周波数拡散回路を得ることができる。また、上記の(4)のように、電源ノイズフィルタが設けられた電源に適用された場合であっても、ノイズスペクトラムを平坦にすることができる。   With the configuration of the frequency spread circuit of (1) to (3) above, a frequency spread circuit capable of flattening the noise spectrum is obtained simply by using relatively inexpensive parts such as resistors, capacitors, operational amplifiers and diodes. be able to. Further, as described in (4) above, the noise spectrum can be flattened even when applied to a power supply provided with a power supply noise filter.

本発明は、EMI対策が施される電源に広く適用可能である。   The present invention can be widely applied to power supplies to which EMI countermeasures are applied.

1 放電経路
2 充電経路
3 出力端子
10 発振回路
20 電源制御IC
FB フィードバック端子FBCT
CT 周波数設定用外部コンデンサ接続端子
RT 周波数設定用外部抵抗接続端子
R1,R2,R3,R4,R5,R6,R7 抵抗
C1,C2,C3 コンデンサ
D1,D2 ダイオード
OP 演算増幅器(オペアンプ)
1 Discharge path 2 Charge path 3 Output terminal 10 Oscillation circuit 20 Power control IC
FB feedback terminal FBCT
CT External frequency connection terminal for frequency setting RT External resistance connection terminal for frequency setting R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7 Resistor C1, C2, C3 Capacitor D1, D2 Diode OP Operational Amplifier (Op Amp)

Claims (4)

第1のコンデンサ(C1)を充電しかつ放電させる第1の抵抗(R1)を用いて三角波を発生し発生した三角波の電圧と電源の出力電圧とを比較することによって生成されるスイッチング信号の周波数を拡散させる周波数拡散回路であって、
第2のコンデンサ(C3)を介して前記第1の抵抗(R1)に電流を供給する出力端子を有し、
前記第2のコンデンサ(C3)への充電経路と前記第2のコンデンサ(C3)の放電経路とが別個に設けられ
前記充電経路は発振部である演算増幅器の出力と前記第2のコンデンサ(C3)との間の経路であり、当該経路に第2の抵抗(R3)が設けられ、前記放電経路は前記第2のコンデンサ(C3)と前記演算増幅器との間の経路であり、当該経路に第3の抵抗(R4)が設けられ、
電源ノイズフィルタが設けられた電源に適用され、
前記第2の抵抗(R3)および前記第3の抵抗(R4)として、前記電源ノイズフィルタによるピークノイズを打ち消す抵抗値の抵抗が選定される
ことを特徴とする電源に用いられる周波数拡散回路。
The frequency of the switching signal generated by comparing the voltage of the generated triangular wave with the output voltage of the power supply using the first resistor (R1) that charges and discharges the first capacitor (C1). A frequency spreading circuit for spreading
An output terminal for supplying current to the first resistor (R1) via a second capacitor (C3);
A discharge path of the said second charging path of the capacitor (C3) the second capacitor (C3) is provided separately,
The charging path is a path between an output of an operational amplifier that is an oscillation unit and the second capacitor (C3), and a second resistor (R3) is provided in the path, and the discharging path is the second path. Of the capacitor (C3) and the operational amplifier, a third resistor (R4) is provided in the path,
Applied to power supply with power supply noise filter,
A frequency spread circuit used for a power supply, wherein a resistance having a resistance value that cancels peak noise caused by the power supply noise filter is selected as the second resistance (R3) and the third resistance (R4) .
電流が流れる方向を規制する第1のダイオード(D1)が充電経路に設けられ、電流が流れる方向を規制する第2のダイオード(D2)が放電経路に設けられている
請求項記載の電源に用いられる周波数拡散回路。
First diode (D1) is provided in a charging path for regulating the direction of current flow, the power of the second diode (D2) is according to claim 1, characterized in that arranged in the discharge path to regulate the direction of current flow Frequency spreading circuit used.
第2の抵抗(R3)および第3の抵抗(R4)と第2のコンデンサ(C3)との間に、充電経路と放電経路とを切り換えるスイッチング素子が設けられている
請求項記載の電源に用いられる周波数拡散回路。
During the second resistor (R3) and a third resistor and (R4) and second capacitor (C3), the power supply of claim 1, wherein the switching device to switch between a charging path discharge path is provided Frequency spreading circuit used.
第1のコンデンサ(C1)を充電しかつ放電させる第1の抵抗(R1)を用いて三角波を発生し発生した三角波の電圧と電源の出力電圧とを比較することによって生成されるスイッチング信号の周波数を拡散させる周波数拡散方法であって、
第2のコンデンサ(C3)を介して前記第1の抵抗(R1)に電流を供給し、
前記第2のコンデンサ(C3)への充電経路と前記第2のコンデンサ(C3)の放電経路とを別個に設定し、
発振部である演算増幅器の出力と前記第2のコンデンサ(C3)との間の経路である充電経路に第2の抵抗(R3)を設け、前記第2のコンデンサ(C3)と前記演算増幅器との間の経路である放電経路に第3の抵抗(R4)を設け、
前記第2の抵抗(R3)および前記第3の抵抗(R4)として、前記電源に設けられた電源ノイズフィルタによるピークノイズを打ち消す抵抗値の抵抗を選定する
ことを特徴とする電源に用いられる周波数拡散方法。
The frequency of the switching signal generated by comparing the voltage of the generated triangular wave with the output voltage of the power supply using the first resistor (R1) that charges and discharges the first capacitor (C1). A frequency spreading method for spreading
Supplying a current to the first resistor (R1) via a second capacitor (C3);
A discharge path of the said second charging path of the capacitor (C3) the second capacitor (C3) separately set,
A second resistor (R3) is provided in a charging path that is a path between the output of the operational amplifier that is an oscillation unit and the second capacitor (C3), and the second capacitor (C3), the operational amplifier, A third resistor (R4) is provided in the discharge path that is the path between
A frequency used for a power supply, wherein a resistance having a resistance value that cancels peak noise caused by a power supply noise filter provided in the power supply is selected as the second resistor (R3) and the third resistor (R4). Diffusion method.
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