TWI442682B - 具有頻率抖動功能之振盪器及相關電源供應器 - Google Patents

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Description

具有頻率抖動功能之振盪器及相關電源供應器
本發明係關於一種電子裝置，尤指一種具有頻率抖動功能之振盪器及相關電源供應器。
電源供應器用於交流電源電壓轉換為直流電壓，可以將輸出電壓、電流或電能維持在穩定的範圍內，以使電子裝置之操作安全及有效率。相較於傳統線性電源供應器，利用脈波寬度調變(Pulse Width Modulation，PWM)控制器來運作之交換式電源供應器因具有高效率而被廣泛使用，其一般包含是輸入級、功率因數調整(Power Factor Correction，PFC)級、功率級及回授級。輸入級可用來將輸入的交流電源轉換為直流電；功率因數調整級可調整電源供應器的功率參數，以符合各種產品規格；功率級包含功率開關及脈波寬度調變等驅動元件及電路，脈波寬度調變控制器會配合振盪器(Oscillator)根據回授級輸出關於負載的狀況，控制功率開關的切換頻率，以達到穩壓或穩流的目的。然而，為了達到此目的，功率開關的切換頻率往往高於輸入的交流電源的頻率，導致些許高頻訊號倒灌回輸入交流電源並成為輸入的一部分。此外，這樣高頻的訊號操作會輻射電磁波，形成電磁幹擾(Electromagnetic Interference，EMI)影響電源供應器內部及外部的電子元件。
為瞭解決上述電磁幹擾的問題，以下些許專利提出在脈波寬度調變控制過程產生頻率抖動的方式。
美國專利號6107851揭露一用於脈波寬度調變的振盪器，其透過振盪器外部的電晶體(如此專利第3圖的電晶體500)所產生的可變電流來產生頻率抖動。而美國專利號6229366亦揭露類似的方法產生頻率抖動。
美國專利號6249876揭露一主振盪器(Primary Oscillator)、一計數器及一用於產生頻率抖動的電流源組，如此專利的第1圖所示。計數器於受控於振盪器時，每一輸出可代表一特定的時間間隔，而電流源組根據這些時間間隔，控制主振盪器改變其震盪頻率，以產生頻率抖動。
美國專利號7026851揭露一具有頻率抖動的脈波寬度調變控制器。如此專利第2圖的脈波寬度調變控制器2中，調變器300根據脈衝訊號PLS及參考電流IREF ，產生抖動電流ISCAN 及IADJ 。參考電流IREF 由振盪器200所產生，用來決定一會受抖動電流ISCAN 的調變所影響的切換頻率。
以上所列四個美國專利皆採用將外部可變電流輸入至振盪器中的方式產生頻率抖動。
另外，美國專利號7203079揭露一具有跳頻能力(Frequency Hopping)的切換控制器，用以降低電磁幹擾效應。此專利的電源供應器包含一樣式產生器、一振盪器及一可程式電容器(如此專利第2圖的可程式電容器290)。樣式產生器根據一時脈訊號產生一數位碼；振盪器產生一震盪訊號以決定一切換訊號的切換頻率；可程式電容器根據數位碼的變化，調整切換頻率。
美國專利號7061780揭露一具有可變切換頻率的控制器，其內含一樣式產生器，用來產生一數位碼以控制一與振盪器相連的可程式電容器(如此專利第3圖的可程式電容器910)，如此一來可達到跳頻功用以降低電磁幹擾效應。
以上所列兩個美國專利皆利用於振盪器外部的可變電容將可變電壓輸入至振盪器中以產生頻率抖動。
因此，本發明係提供一種用於產生頻率抖動的振盪器及相關電源供應器，以降低電源供應器產生的電磁干擾效應。
本發明揭露一種具有頻率抖動功能之振盪器，其包含一訊號產生器及一比較單元。該訊號產生器用來根據一時脈訊號，產生一第一訊號。該比較單元用來於該第一訊號及對應於該第一訊號的一臨界電壓中的至少其一上加入一偏移，並於完成該偏移加入之後比較該第一訊號與該臨界電壓，以產生該時脈訊號。其中該時脈訊號的頻率隨著該偏移的變化而抖動。
本發明另揭露一種具有頻率抖動功能之電源供應器，其包含有一脈波寬度調變控制器及一振盪器。該脈波寬度調變控制器用來根據一時脈訊號及一回授訊號，產生用來調整該電源供應器之一負載電流的一切換訊號，其中該回授訊號包含該負載電流的變化資訊。該振盪器用來於一第一訊號及對應於該第一訊號的一臨界電壓中的至少其一上加入一偏移，並於完成該偏移加入之後比較該第一訊號與該臨界電壓，以產生該時脈訊號，其中該時脈訊號的頻率隨著該偏移的變化而抖動。
本發明的主要揭露用於電源供應器中的一振盪器的一比較單元，其可調整輸入訊號的振幅，以產生一時脈訊號，其頻率及工作週期(Duty Cycle)會隨著振幅調整的狀況而改變，時脈訊號隨著時間具有頻率及工作週期的改變現象即為頻率抖動。
請參考第1圖，第1圖為本發明實施例一振盪器10之示意圖。振盪器10包含一比較單元100、一訊號產生器110及開關S1、S2。比較單元100具有一輸入端IN1，其透過開關S1及S2的切換，接收一上臨界電壓VH或一下臨界電壓VL，以及另一輸入端IN2，用來接收訊號產生器110所產生的一斜坡(Ramp)訊號120。請注意的是，輸入端IN2的輸入訊號並不侷限於斜坡訊號，亦可為鋸齒波訊號等等。比較單元100可透過嵌入振幅偏移，調整所接收的上臨界電壓VH、下臨界電壓VL及斜坡訊號120三者的至少其一中，其嵌入方式將於下文詳述。於比較單元100完成嵌入振幅偏移之後，斜坡訊號120與上臨界電壓VH或與下臨界電壓VL進行比較，以產生一時脈訊號OSC_OUT。此外，時脈訊號OSC_OUT被回授至訊號產生器110，以控制斜坡訊號120的波形產生操作，如改變斜坡訊號120的波形斜度。訊號產生器110包含電流源CS1、CS2、一儲能開關S3、一反向器INV、一釋能開關S4及一電容CRAMP 。電流源CS1、CS2分別用來提供電容CRAMP 一儲能電流Ichar 及一釋能電流Idis 。儲能開關S3受控於時脈訊號OSC_OUT，而釋能開關S4受控於透過反向器INV將時脈訊號OSC_OUT進行反向的反向時脈訊號OSC_OUT’。電容CRAMP 用來透過儲能開關S3以儲能電流Ichar 來進行儲能，及透過釋能開關S4以釋能電流Idis 來進行釋能，以產生斜坡訊號120。在振盪器10中，時脈訊號OSC_OUT的時脈頻率及工作週期會隨著不同的振幅偏移而改變。換句話說，透過比較單元100嵌入振幅偏移的操作，振盪器10所輸出的時脈訊號OSC_OUT具有頻率抖動效果。
請參考第2圖，第2圖為本發明實施例第1圖比較單元100之示意圖。比較單元100包含一比較器200及一偏移循環調整單元210。偏移循環調整單元210用來對輸入端IN1上的訊號振幅(上臨界電壓VH及/或下臨界電壓VL)嵌入偏移，以產生一偏移臨界電壓VA。比較器200用來比較斜坡訊號120與偏移臨界電壓VA，以產生時脈訊號OSC_OUT。比較器200可為一典型的比較器，因此其詳細操作原理應為本領域具通常知識者所熟知，於此不加以贅述。此外，偏移循環調整單元210可包含如第3圖所示並列的偏移單元ofs1～ofsn，以累增/累減、循環的方式將偏移嵌入上臨界電壓VH或下臨界電壓VL。舉例來說，偏移大小隨著時間可如下例循環變動：0mV(microvolt)→8mV→16mV→32mV→64mV→128mV→64mV→32mV→16mV→8mV→0mV。在此偏移變動方式下若時脈訊號OSC_OUT為40KHz，則時脈訊號OSC_OUT具有約5%的頻率抖動。請注意，本發明實施例亦可將偏移循環調整單元210設置於輸入端IN2的訊號分支上，以用來對斜坡訊號120的振幅嵌入偏移，其方式可如前所述。
根據比較器200的比較結果變化，偏移臨界電壓VA可根據上臨界電壓VH或下臨界電壓VL來產生。舉例來說，在斜坡訊號120的訊號上升期間，時脈訊號OSC_OUT的輸出為高準位，且開關S1導通、開關S2斷開，因此用來產生偏移臨界電壓VA的為上臨界電壓VH。當斜坡訊號120的訊號上升至上臨界電壓VH時，斜坡訊號120轉而下降，此時開關S1斷開改由開關S2導通，則用來產生偏移臨界電壓VA則變為下臨界電壓VL。在斜坡訊號120的訊號下降期間，時脈訊號OSC_OUT的輸出為低準位。於斜坡訊號120的訊號下降至下臨界電壓VL時，斜坡訊號120再度轉而上升，此時開關S1導通而開關S2斷開，用來產生偏移臨界電壓VA的電壓則變回上臨界電壓VH。
請參考第4圖，第4圖為本發明實施例第2圖比較單元100之電路示意圖。第4圖比較單元100的比較器200(標號未示於第4圖中)包含除偏移循環調整單元210之外的元件，主要由電晶體Qa及Qb分別輸入偏移臨界電壓VA及斜坡訊號120進行比較，以產生時脈訊號OSC_OUT，其架構及原理應為本領域所熟知，故不再贅述。偏移循環調整單元210包含n個分支，每一分支由一電晶體與一開關所組成，每一由開關導通的分支可在上臨界電壓VH及/或下臨界電壓VL上加入一偏移分量。換句話說，開關M1～Mn透過導通或斷開其分支，提供不同的偏移量大小。舉例來說，當開關M1～Mn接導通其分支時，偏移循環調整單元210加入最大的偏移量，如前述128mV；當開關M1～Mn接斷開其分支時，偏移循環調整單元210不加入任何偏移量，此時偏移臨界電壓VA等同於上臨界電壓VH或下臨界電壓VL。因此，當偏移循環調整單元210隨著時間，依序打開開關M1～Mn，再依序關閉，則偏移臨界電壓VA可形成以上臨界電壓VH或下臨界電壓VL為基準加上偏移量的鋸齒波。透過比較器200時變的比較基準(即偏移臨界電壓VA)，時脈訊號OSC_OUT的頻率與工作週期也會隨著時間漸增或漸減，即產生頻率抖動的效果。
請參考第5圖，第5圖為本發明另一實施例第1圖比較單元100之電路示意圖。第5圖比較單元100的比較器200(標號未示於第5圖中)架構與第4圖相同。而第5圖偏移循環調整單元210主要一電晶體Qk組成，用來接收作為偏移的一鋸齒波SAW_IN，以提供給比較器200作為上臨界電壓VH或下臨界電壓VL的偏移量。當鋸齒波訊號下降至最低準位0mV時，比較器200將斜坡訊號120與上臨界電壓VH或下臨界電壓VL進行比較。當鋸齒波訊號上升至最高準位時，比較器200將斜坡訊號120與已加上最大偏移的上臨界電壓VH或下臨界電壓VL進行比較。透過鋸齒波訊號週期性的變化，比較單元100可產生具有頻率抖動的時脈訊號OSC_OUT。
請參考第6A及6B圖，第6A及6B圖為本發明實施例第1圖各訊號之波形示意圖。在訊號波形62中，上臨界電壓VH加上了鋸齒波形的偏移成為一新的偏移上臨界電壓VH1，當偏移上臨界電壓VH1逐漸往上升時，由於下臨界電壓VL不變，造成斜坡訊號120需要更多時間上升至偏移上臨界電壓VH1，換句話說，時脈訊號OSC_OUT輸出高準位的時間變更長。相反地，當偏移上臨界電壓VH1逐漸往下降時，斜坡訊號120需要較少的時間上升至偏移上臨界電壓VH1，使得時脈訊號OSC_OUT輸出高準位的時間變較短。由前述可知，時脈訊號OSC_OUT的工作週期隨著偏移上臨界電壓VH1變化而改變，達到頻率抖動的效果。
在訊號波形64中，下臨界電壓VL加上了鋸齒波形的偏移成為一新的偏移下臨界電壓VL1，當偏移下臨界電壓VL1逐漸往上升時，由於上臨界電壓VH不變，造成斜坡訊號120可以較少時間下降至偏移下臨界電壓VL1，換句話說，時脈訊號OSC_OUT輸出低準位的時間變短。相反地，當偏移下臨界電壓VL1逐漸往下降時，斜坡訊號120需要較長的時間下降至偏移下臨界電壓VL1，使得時脈訊號OSC_OUT輸出低準位的時間變較長。由前述可知，時脈訊號OSC_OUT的工作週期隨著偏移下臨界電壓VL1變化而改變，達到頻率抖動的效果。
在訊號波形66中，上臨界電壓VH與下臨界電壓VL分別加上了鋸齒波形的偏移成為偏移上臨界電壓VH1與偏移下臨界電壓VL1，但須注意的是，兩偏移的鋸齒波斜率必須不同，使斜坡訊號120的訊號上升及下降具有時間差，藉已形成時脈訊號OSC_OUT的頻率抖動，其原理可共同參考訊號波形62及64。
在訊號波形68中，上臨界電壓VH與下臨界電壓VL並未加上任何偏移，偏移是加於斜坡訊號120上產生斜坡的斜率變化，即偏移斜坡訊號125。換句話說，偏移可以改變斜坡訊號120的上升或下降速度，進而改變時脈訊號OSC_OUT輸出高準位和低準位的時間，達到頻率抖動的效果。為達到訊號波形68的頻率抖動，第2～5圖的偏移循環調整單元210可改以設置於斜坡訊號120的分支上，以對斜坡訊號120加入偏移。
請參考第7圖，第7圖為本發明一實施例比較單元700之示意圖。比較單元700可為第1圖的比較單元100，包含如第2圖的比較器200及偏移循環調整單元710、720，其分別用來對上臨界電壓VH/下臨界電壓VL與斜坡訊號120兩輸入訊號皆加上偏移。比較單元700的各元件工作原理可參考前述說明，於此不再贅述。須注意的是，偏移循環調整單元710、720兩者加入偏移的方式必須不一致，以產生時脈訊號OSC_OUT的頻率抖動。舉例來說，若偏移循環調整單元710、720所產生的偏移皆為鋸齒波型式，則兩偏移應具有不同的鋸齒波斜率，換句話說，兩鋸齒波的上升坡度與下降坡度兩者至少其一不同。
請參考第8圖，第8圖為本發明一實施例比較單元700之電路示意圖。第8圖比較單元700的工作原理與第4圖類似，差別在於比較單元700亦於斜坡訊號120端設置用於加入偏移的偏移循環調整單元720，因此詳細操作原理請參考前述說明。為了使兩偏移具有不同的鋸齒波斜率，偏移循環調整單元720的開關M21～M2k與偏移循環調整單元710的開關M11～M1n在切換頻率及/或切換起始時間必須不同。如此一來，上臨界電壓VH/下臨界電壓VL與斜坡訊號120兩端所加入的偏移特性不同，以形成時脈訊號OSC_OUT頻率抖動的效果。特別注意的是，本領域具通常知識者可根據欲加入的偏移樣式，調整偏移循環調整單元710與720中的分支數目、開關切換的順序及頻率。
請參考第9圖，第9圖為本發明一實施例比較單元700之電路示意圖。第9圖比較單元700的工作原理與第5圖類似，因此詳細操作原理請參考前述說明。由第9圖可知，用來作為偏移的鋸齒波SAW1與SAW2的波形具有不同斜率，以形成時脈訊號OSC_OUT頻率抖動的效果。
特別注意的是，第7圖偏移循環調整單元710與720的架構不限定於同種類型的架構，舉例來說，當偏移循環調整單元710使用第8圖的架構時，偏移循環調整單元720可使用第9圖的架構。
請參考第10圖，第10圖為本發明實施例切換式電源供應器1000之電路示意圖。在電源供應器1000中，一振盪器1002的比較單元1020可為前述任一用來產生一時脈訊號OSC_OUT頻率抖動的比較單元。一脈波寬度調變控制器1004根據一回授訊號FB及振盪器1002所輸出的時脈訊號OSC_OUT1，產生一切換訊號B1以控制一電晶體Q10的開關。藉由控制電晶體Q10的切換，能量從一一次側繞組Lp轉至一二次側繞組Ls的時間可被適當地控制，以限制一負載電流Io的電流大小於一安全範圍內，進而達到供應定電流/電壓的目的。換句話說，切換訊號B1可調整負載電流Io的電流大小。一光電耦合二極體1006可對負載電流Io的變化作出反應，並傳達給光電耦合電晶體1008，以產生回授訊號FB。換句話說，回授訊號FB隨著負載電流Io的變化而改變，可反應出負載電流Io的電流狀態，因此脈波寬度調變控制器1004根據回授訊號FB，可適當地調整電晶體Q10的切換時間與頻率。電源供應器1000的工作原理應為本領域所熟知，於此不贅述。本發明主要在於由振盪器1002提供具有頻率抖動的時脈訊號OSC_OUT1給脈波寬度調變控制器1004，以使切換頻率擴展至一較大頻寬範圍上，使切換頻率的高頻部分比較不會倒灌回輸入交流電源Vi，進而降低電源供應器1000所產生的電磁干擾。
請參考第11圖，第11圖為本發明實施例一次側切換式(Primary Side Switching)電源供應器1100之電路示意圖。在電源供應器1100中，一振盪器1102的比較單元1120可為前述任一用來產生一時脈訊號OSC_OUT2頻率抖動的比較單元。脈波寬度調變控制器1104根據一回授訊號FB1及振盪器1102所輸出的時脈訊號OSC_OUT2，產生一切換訊號B2以控制一電晶體Q11的開關。藉由控制電晶體Q11的切換，能量從一一次側繞組Lp轉至一二次側繞組Ls的時間可被適當地控制，以限制一負載電流Io的電流大小於一安全範圍內，進而達到供應定電流/電壓的目的。回授訊號FB1是根據一一次側輔助繞組Lpn上的電壓而產生，一次側輔助繞組Lpn上的電壓可反應電源供應器1100輸出電壓的變化狀況，其相關一次側切換的原理應為本領域所熟知，於此不贅述。本發明主要在於由振盪器1102提供具有頻率抖動的時脈訊號OSC_OUT2給脈波寬度調變控制器1104，以使切換頻率擴展至一較大頻寬範圍上，進而降低電源供應器1100所產生的電磁干擾。在前述電源供應器1000及1100中，振盪器的個數不限於一個，也可以有多個振盪器合併使用。
由前述可知，本發明在電源供應器中提供一振盪器，其用來於一斜坡訊號及對應於該斜坡訊號的上/下臨界電壓中三者的至少其一上加入一偏移，並於完成該偏移加入之後比較斜坡訊號與上/下臨界電壓，以產生一時脈訊號，其頻率隨著該偏移的變化而抖動。
除了前述偏移加入方式以外，本發明還可以採用{(上臨界電壓+偏移)+(斜坡訊號+偏移)}、{(下臨界電壓+偏移)+(斜坡訊號+偏移)}、{(上臨界電壓+偏移)+(下臨界電壓+偏移)+(斜坡訊號+偏移)}等偏移方式來產生具有頻率抖動的時脈訊號。
綜上所述，本發明在振盪器中加入偏移於比較器的至少一個輸入訊號上，以產生具有頻率抖動的時脈訊號。且偏移可動態調整以控制頻率抖動的程度。透過可產生頻率抖動的振盪器，電源供應器可降低電磁干擾效應。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
10、1002、1102．．．振盪器
100、1020、1120．．．比較單元
110．．．訊號產生器
S1、S2、M1、Mn-1、Mn、M11、M1n-1、M1n、M21、M2k-1、M2k．．．開關
IN1、IN2．．．輸入端
VH．．．上臨界電壓
VL．．．下臨界電壓
120．．．斜坡訊號
OSC_OUT、OSC_OUT1、OSC_OUT2．．．時脈訊號
CS1、CS2．．．電流源
S3．．．儲能開關
INV．．．反向器
S4．．．釋能開關
CRAMP ．．．電容
Ichar ．．．儲能電流
Idis ．．．釋能電流
OSC_OUT’．．．反向時脈訊號
200．．．比較器
210、710、720．．．偏移循環調整單元
VA．．．偏移臨界電壓
ofs1、ofs2、ofs3、ofsn．．．偏移單元
Qa、Qb、Qk、Q10、Q11．．．電晶體
SAW_IN、SAW1、SAW2．．．鋸齒波
VH1．．．偏移上臨界電壓
VL1．．．偏移下臨界電壓
125．．．偏移斜坡訊號
1000、1100．．．電源供應器
1004、1104．．．脈波寬度調變控制器
FB、FB1．．．回授訊號
B1、B2．．．切換訊號
Lp．．．一次側繞組
Ls．．．二次側繞組
Lpn．．．一次側輔助繞組
Io．．．負載電流
1006．．．光電耦合二極體
1008．．．光電耦合電晶體
Vi．．．交流電源
第1圖為本發明實施例一振盪器之示意圖。
第2圖為本發明實施例振盪器之一比較單元之示意圖。
第3圖為本發明實施例振盪器之一偏移循環調整單元之示意圖。
第4圖為本發明實施例振盪器之一比較單元之電路示意圖。
第5圖為本發明比較單元之另一實施例電路示意圖。
第6A及6B圖為本發明實施例相關訊號波形之示意圖。
第7圖為本發明實施例振盪器之一比較單元之示意圖。
第8圖為本發明一實施例比較單元之電路示意圖。
第9圖為本發明比較單元之另一實施例電路示意圖。
第10圖為本發明實施例一切換式電源供應器之電路示意圖。
第11圖為本發明實施例一次側切換式電源供應器之電路示意圖。
10．．．振盪器
100．．．比較單元
110．．．訊號產生器
S1、S2．．．開關
IN1、IN2．．．輸入端
VH．．．上臨界電壓
VL．．．下臨界電壓
120．．．斜坡訊號
OSC_OUT．．．時脈訊號
CS1、CS2．．．電流源
S3．．．儲能開關
INV．．．反向器
S4．．．釋能開關
CRAMP ．．．電容
Ichar ．．．儲能電流
Idis ．．．釋能電流
OSC_OUT’．．．反向時脈訊號

Claims (18)

  1. 一種具有頻率抖動功能之振盪器，用於一電源供應器中，該振盪器包含有：一訊號產生器，用來根據一時脈訊號，產生一斜坡訊號；以及一比較單元，耦接於該訊號產生器，包含有：一第一輸入端，耦接於一第一偏移循環調整單元，用來於一臨界電壓上加入一偏移，以產生一偏移臨界電壓；一第二輸入端，耦接於該訊號產生器，用來接收該斜坡訊號；以及一比較器，耦接於該偏移臨界電壓以及該斜坡訊號，用來比較該斜坡訊號與該偏移臨界電壓，以產生該時脈訊號，其中該時脈訊號的頻率隨著該偏移的變化而抖動。
  2. 如請求項1之振盪器，其中該訊號產生器包含：一第一電流源，用來提供一儲能電流；一第二電流源，用來提供一釋能電流；一儲能開關，耦接於該第一電流源，受控於該時脈訊號；一釋能開關，耦接於該第二電流源，受控於該時脈訊號的反向訊號；以及一電容，耦接於該儲能開關以及該釋能開關，用來透過該儲能開關以該儲能電流來進行儲能，及透過該釋能開關以該釋能電流來進行釋能，以產生該斜坡訊號。
  3. 如請求項1之振盪器，其中該臨界電壓為對應於該斜坡訊號的一上臨界電壓或一下上臨界電壓。
  4. 如請求項1之振盪器，其中該比較單元包含：一第二偏移循環調整單元，耦接於該第二輸入端以及該比較器，用來提供一鋸齒波型式的偏移，以於該斜坡訊號上加入該鋸齒波型式的偏移以產生一偏移斜坡訊號使該比較器比較該偏移斜坡訊號與該臨界電壓，以產生該時脈訊號。
  5. 如請求項4之振盪器，其中第二偏移循環調整單元包含：複數個分支，每一分支包含一開關與一電晶體，每一電晶體的閘極相互耦接，用來接收該斜坡訊號，其中該複數個開關導通或斷開該複數個分支，以產生該斜坡訊號。
  6. 如請求項4之振盪器，其中該第二偏移循環調整單元為一電晶體，其具有一閘極，用來接收用於偏移的一鋸齒波訊號。
  7. 如請求項1之振盪器，其中該第一偏移循環調整單元，耦接於該第一輸入端以及該比較器，用來提供一鋸齒波型式的偏移，以於該臨界電壓上加入該鋸齒波型式的偏移以產生該偏移臨界電壓，使該比較器比較該斜坡訊號與該偏移臨界電壓，以產 生該時脈訊號。
  8. 如請求項7之振盪器，其中該第一偏移循環調整單元包含：複數個分支，每一分支包含一開關與一電晶體，每一電晶體的閘極相互耦接，用來接收該臨界電壓，其中該複數個開關導通或斷開該複數個分支，以產生該偏移臨界電壓。
  9. 如請求項7之振盪器，其中該第一偏移循環調整單元為一電晶體，其具有一閘極，用來接收用於偏移的一鋸齒波訊號。
  10. 一種具有頻率抖動功能之電源供應器，包含有：一脈波寬度調變控制器，用來根據一時脈訊號及一回授訊號，產生用來調整該電源供應器之一負載電流的一切換訊號，其中該回授訊號包含該負載電流的變化資訊；以及一振盪器，耦接於該脈波寬度調變控制器，包含有：一訊號產生器，用來根據一時脈訊號，產生一斜坡訊號；以及一比較單元，耦接於該訊號產生器，包含有：一第一輸入端，耦接於一第一偏移循環調整單元，用來於一臨界電壓上加入一偏移，以產生一偏移臨界電壓；一第二輸入端，耦接於該訊號產生器，用來接收該斜坡訊號；以及 一比較器，耦接於該偏移臨界電壓以及該斜坡訊號，用來比較該斜坡訊號與該偏移臨界電壓，以產生該時脈訊號，其中該時脈訊號的頻率隨著該偏移的變化而抖動。
  11. 如請求項10之電源供應器，其中該訊號產生器包含有：一第一電流源，用來提供一儲能電流；一第二電流源，用來提供一釋能電流；一儲能開關，耦接於該第一電流源，受控於該時脈訊號；一釋能開關，耦接於該第二電流源，受控於該時脈訊號的反向訊號；以及一電容，耦接於該儲能開關以及該釋能開關，用來透過該儲能開關以該儲能電流來進行儲能，及透過該釋能開關以該釋能電流來進行釋能，以產生該斜坡訊號。
  12. 如請求項10之電源供應器，其中該臨界電壓為對應於該斜坡訊號的一上臨界電壓或一下上臨界電壓。
  13. 如請求項10之電源供應器，其中該振盪器包含：一第二偏移循環調整單元，耦接於該第二輸入端以及該比較器，用來提供一鋸齒波型式的偏移，以於該斜坡訊號上加入該鋸齒波型式的偏移以產生一偏移斜坡訊號，使該比較器比較該偏移斜坡訊號與該臨界電壓，以產生該時脈訊 號。
  14. 如請求項13之電源供應器，其中該第二偏移循環調整單元包含：複數個分支，每一分支包含一開關與一電晶體，每一電晶體的閘極相互耦接，用來接收該斜坡訊號，其中該複數個開關導通或斷開該複數個分支，以產生該斜坡訊號。
  15. 如請求項13之電源供應器，其中該第二偏移循環調整單元為一電晶體，其具有一閘極，用來接收用於偏移的一鋸齒波訊號。
  16. 如請求項10之電源供應器，其中該第一偏移循環調整單元，耦接於該第一輸入端以及該比較器，用來提供一鋸齒波型式的偏移，以於該臨界電壓上加入該鋸齒波型式的偏移以產生該偏移臨界電壓，使該比較器比較該斜坡訊號與該偏移臨界電壓，以產生該時脈訊號。
  17. 如請求項16之電源供應器，其中該第一偏移循環調整單元包含：複數個分支，每一分支包含一開關與一電晶體，每一電晶體的閘極相互耦接，用來接收該臨界電壓，其中該複數個開關導通或斷開該複數個分支，以產生偏移臨界電壓。
  18. 如請求項16之電源供應器，其中該第一偏移循環調整單元為一電晶體，其具有一閘極，用來接收用於偏移的一鋸齒波訊號。
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8390384B1 (en) * 2011-11-21 2013-03-05 Microchip Technology Incorporated Precision on-board tuning of embedded microcontroller oscillator using charge time measurement unit
US9054690B2 (en) * 2012-08-29 2015-06-09 Analog Devices Global Chopped oscillator
US10763752B1 (en) * 2019-06-25 2020-09-01 Chengdu Monolithic Power Systems Co., Ltd. Zero-voltage-switching flyback converter
CN105099164B (zh) 2014-05-09 2018-03-23 台达电子企业管理（上海）有限公司 频率抖动控制电路及方法
US10199918B2 (en) * 2017-07-10 2019-02-05 Semiconductor Components Industries, Llc Method of forming a semiconductor device
CN110350887B (zh) * 2018-04-08 2023-03-28 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 电阻电容振荡器电路及时钟信号的产生方法
US10523111B1 (en) * 2018-09-05 2019-12-31 Infineon Technologies Austria Ag Overvoltage protection threshold based on previously sensed supply voltage
IT202000006976A1 (it) * 2020-04-02 2021-10-02 St Microelectronics Srl Procedimento di controllo di un convertitore switching a frequenza variabile, e corrispondente apparecchiatura di convertitore a frequenza variabile
CN116015250B (zh) * 2021-10-22 2024-04-30 圣邦微电子（北京）股份有限公司 一种改进的张弛振荡器

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6107851A (en) 1998-05-18 2000-08-22 Power Integrations, Inc. Offline converter with integrated softstart and frequency jitter
US6249876B1 (en) 1998-11-16 2001-06-19 Power Integrations, Inc. Frequency jittering control for varying the switching frequency of a power supply
US6492794B2 (en) * 2001-03-30 2002-12-10 Champion Microelectronic Corp. Technique for limiting current through a reactive element in a voltage converter
US6548991B1 (en) * 2002-01-19 2003-04-15 National Semiconductor Corporation Adaptive voltage scaling power supply for use in a digital processing component and method of operating the same
JP2005151777A (ja) * 2003-11-19 2005-06-09 Sanyo Electric Co Ltd チャージポンプ回路およびアンプ
US7026851B2 (en) 2004-05-12 2006-04-11 System General Corp. PWM controller having frequency jitter for power supplies
US7203079B2 (en) 2004-07-23 2007-04-10 System General Corp. Switching controller having frequency hopping for power supplies
US7208925B2 (en) * 2004-09-01 2007-04-24 Intel Corporation Voltage regulator controller power good indicator circuitry
US7061780B2 (en) 2004-09-09 2006-06-13 System General Corp. Switching control circuit with variable switching frequency for primary-side-controlled power converters
USPP16855P3 (en) * 2004-12-01 2006-07-25 Poulsen Roser A/S Miniature rose plant named ‘Poulpar030’
JP2007202273A (ja) * 2006-01-25 2007-08-09 Ricoh Co Ltd スイッチングレギュレータ
TW200849778A (en) * 2007-06-13 2008-12-16 Richtek Technology Corp Method and device to improve the light-load performance of switching-type converter
US9118259B2 (en) * 2007-12-03 2015-08-25 Texas Instruments Incorporated Phase-shifted dual-bridge DC/DC converter with wide-range ZVS and zero circulating current
US8054655B2 (en) * 2008-11-03 2011-11-08 Monolithie Power Systems, Inc. Tail current control of isolated converter and apparatus thereof
DE102008056562B4 (de) * 2008-11-10 2016-02-04 Atmel Corp. Schaltung
US8085005B2 (en) * 2009-06-18 2011-12-27 Micrel, Inc. Buck-boost converter with sample and hold circuit in current loop

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