一种多开关电源的开关频率调整电路和系统的制作方法

1.本实用新型涉及开关电源技术领域，尤其涉及一种多开关电源的开关频率调整电路和系统。


背景技术：

2.电源在电路系统中用来提供持续稳定的能量，开关电源是常用的直流电源中的一种，其中，脉宽调制pwm开关电源又是开关电源中的一种，开关电源的优点是体积小、重量轻、效率高，因此非常适合计算机设备例如车载控制器的需要。在车载控制器内部一般都有多个开关电源来给各个模块进行供电，每个开关电源芯片的开关频率一般由下拉电阻锁定为一个固定值，一般电路设计中，每个开关电源都会输入一个pwm信号，这样使得信号数量增多，接口的使用数量也相应变多，这样增加了电源系统的复杂度以及设计成本，并且，在使用过程中，有时候为了避开一些敏感频段例如am以避免相互干扰，会对开关频率进行适当的调整，由于每个开关电源带一个pwm信号，需要对每个开关电源的开关频率各自进行调整，电路结构复杂，成本高。


技术实现要素：

3.基于现有的问题，本实用新型提供一种多开关电源的开关频率调整和系统，旨在解决现有技术中多开关电源系统结构复杂成本高等技术问题。
4.一种多开关电源的开关频率调整电路，包括：
5.pwm波形输出单元，用于生成并输出一定频率的pwm信号；
6.多级串联连接的脉冲整形及反相延迟单元，各级所述脉冲整形及反相延迟单元对输入端获得的所述pwm信号进行反相和延迟，并将反相和延迟之后得到的pwm信号输出给相应连接的开关电源连接各级脉冲整形及反相延迟单元的所述开关电源的开关频率相同但相位不同。
7.进一步的，所述脉冲整形及反相延迟单元为施密特触发器。
8.进一步的，每个所述脉冲整形及反相延迟单元的输入端设置有低通滤波电路。
9.进一步的，所述低通滤波电路为rc滤波电路。
10.进一步的，所述rc滤波电路中电阻的阻值为200ω～560ω，电容器的电容值为68pf～180pf。
11.进一步的，所述脉冲整形及反相延迟单元与对应的所述开关电源连接的输出端还串联一阻抗匹配电阻。
12.进一步的，所述阻抗匹配电阻的电阻值为47ω～120ω。
13.进一步的，还包括切换单元，连接所述pwm波形输出单元，用于控制所述pwm波形输出单元从输出第一频率的pwm信号切换成生成第二频率的pwm信号。
14.进一步的，pwm信号的频率为800khz～1.6mhz。
15.优选的，所述pwm信号的频率为1mhz，脉冲宽度为500(ns)，每个所述反相延迟单元
延迟的时间为3.2(ns)。
16.一种多开关电源系统，应用于车载控制器，包括多个开关电源，使用如前述的一种多开关电源的开关频率调整电路。
17.本实用新型的有益技术效果在于：本实用新型的一种多开关电源的开关频率调整电路，只需要一个pwm波形输出单元，通过级联的脉冲整形及反相延迟单元，每个脉冲整形及反相延迟单元将pwm信号进行反相和一定时间的延迟，然后给连接其的开关电源，使得各个开关电源之间的频率相同但相位不同，能够有效解决干扰问题，同时节省接口数量，使得结构简单，成本降低，增加系统的使用空间。
附图说明
18.图1为本实用新型一种多开关电源的开关频率调整的结构示意图；
19.图2为本实用新型各个开关电源的开关频率的时序关系图；
20.其中，
21.1-pwm波形输出单元；
22.2-脉冲整形及反相延迟单元；
23.3-开关电源；
24.4-低通滤波电路；
25.5-阻抗匹配电阻；
26.6-切换单元。
具体实施方式
27.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
28.需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
29.下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，但不作为本实用新型的限定。
30.参见图1，本实用新型提供一种多开关电源的开关频率调整电路，包括：
31.pwm波形输出单元(1)，用于生成并输出一定频率的pwm信号；
32.多级串联连接的脉冲整形及反相延迟单元(2)，用于对输出的所述pwm信号进行反相和延迟，并将反相和延迟之后得到的pwm信号输出给相应连接的开关电源(3)所述开关电源的开关频率相同但相位不同。
33.图1给出了开关频率调整电路图，pwm波形输出单元(1)例如是mcu，产生脉冲宽度调制信号即pwm信号，输出原始信号记为pwm0，第一个脉冲整形及反相延迟单元的输入端连接pwm波形输出单元(1)，之后的脉冲整形及反相延迟单元的输入端连接前一个脉冲整形及反相延迟单元，脉冲整形及反相延迟单元具有两个输出端，一个输出端连接开关电源的clk，另一个输出端连接下一个脉冲整形及反相延迟单元的输入端。脉冲整形及反相延迟单
元将pwm信号进行反相和延迟一定时间之后输出给对应的开关电源的clk。pwm0作为第一个脉冲整形及反相延迟单元的输入，例如第一个脉冲整形及反相延迟单元输出pwm1给第一个开关电源，第二个脉冲整形及反相延迟单元输出pwm2给第二个开关电源，第三个脉冲整形及反相延迟单元输出pwm2给第三个开关电源，第四个脉冲整形及反相延迟单元输出pwm3给第四个开关电源。具体的时序图可以参加图2所示，可见，pwm1、pwm2、pwm3和pwm4具有相同开关频率，但是相位并不相同，避免各个开关电源的波形完全重叠，降低辐射噪声。从而避免开关电源之间的干扰。并且，一个pwm0输入得到不同开关电源的pwm信号，相比于多个pwm0输入分别作为一对应连接的一个开关电源的pwm信号，结构简单，成本低。
34.进一步的，所述脉冲整形及反相延迟单元(2)为施密特触发器。
35.施密特触发器为反相施密特触发器，对pwm信号进行反相和延迟。结构简单小巧，有利于系统空间的节省。
36.具体的，每个脉冲整形及反相延迟单元(2)的延迟时间相同。
37.进一步的，每个所述脉冲整形及反相延迟单元(2)的输入端设置有低通滤波电路(4)，以使所述pwm信号的上升沿平缓。
38.脉冲整形及反相延迟单元将畸变或带有噪声的pwm波整形为理想矩形波。
39.每个施密特触发器的输入端的低通滤波电路使得pwm信号波形上升沿平缓，降低能量辐射。
40.进一步的，所述低通滤波电路(4)为rc滤波电路。
41.进一步的，所述rc滤波电路中电阻的阻止为200ω～560kω，电容器的电容值为68pf～180pf。
42.pwm波形输出单元输出的频率即pwm0一般为800khz～1.6mhz时，rc滤波电路中的r取值范围是200ω～560ω，c取值范围是68pf～180pf，具体值需要根据在pcb板上测得的实际波形状态及对波形的上升沿时间要求来选择。例如当pwm波形输出单元输出的频率即pwm0为1mhz时，r＝510ω，c＝150pf。
43.进一步的，所述脉冲整形及反相延迟单元(2)与对应的所述开关电源(3)连接的输出端还串联一阻抗匹配电阻(5)。
44.阻抗匹配电阻(5)设置于传输线上主要用于抑制信号反射。
45.进一步的，所述阻抗匹配电阻(5)的电阻值为47ω～120ω。
46.阻抗匹配电阻(5)的阻值选择范围为47ω～120ω，具体值需要根据pcb板上走线长度及pwm波形输出单元输出的频率即pwm0的频率来选择。pwm波形输出单元输出的频率越高，阻值选取越小，反之亦然。
47.进一步的，还包括切换单元(6)，连接所述pwm波形输出单元(1)，用于控制所述pwm波形输出单元从输出第一频率的pwm信号切换成输出第二频率的pwm信号。
48.为了避开一些敏感频段例如am等原因，需要对开关频率进行调整，本实用新型只需要将初始生成的pwm信号的频率进行切换，从一个频率切换到另一个频率，便会改变后级所有开关电源的输入频率，从而避免当前的开关频率干扰到其他应用模块的同频率通信波形信号。
49.相比于现有技术需要对每个开关电源的开关频率进行调整，结构简单，成本低，节省空间。
50.进一步的，所述pwm信号的频率为800khz～1.6mhz.
51.优选的，所述pwm信号的频率为1mhz时，脉冲宽度为500纳秒(ns)，每个所述脉冲整形及反相延迟单元延迟的时间为3.2纳秒(ns)。
52.本实用新型还提供一种多开关电源系统，应用于车载控制器，包括多个开关电源，使用前述的一种多开关电源的开关频率调整电路。
53.以上所述仅为本实用新型较佳的实施例，并非因此限制本实用新型的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本实用新型说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本实用新型的保护范围内。
54.以上所述仅为本实用新型较佳的实施例，并非因此限制本实用新型的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本实用新型说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本实用新型的保护范围内。