一种减低电磁干扰噪声脉冲编码控制DC-DC降压转换器

本发明涉及一种开关电源降压转换器，具体涉及一种减低电磁干扰噪声脉冲编码控制dc-dc降压转换器。

背景技术：

1、近年来，随着电子信息设备的小型化和高频化，开关噪声的任何波动都会在宽频率范围内传播，开关转换器中不必要的辐射和传导噪声已成为严重的问题。为了减少电磁干扰噪声，一般采用噪声滤波和屏蔽技术，这使得开关转换器的尺寸更大，成本更高。一些技术可以拓宽并使开关噪声功率谱平坦，从而降低电磁干扰并满足emc标准。比如采用开关的数字伪随机抖动，以扩散开关噪声的频谱。另一些技术使用三角波形调制作为频率调制方法。

2、尽管这些方法抑制了基频处的峰值水平，但是存在诸如输出电压的纹波将增加或扩散噪声叠加在不想要的扩散频带上的问题。比如：车载用dc-dc开关电源的开关频谱和谐波频率不应与无线电am、fm的接收频带重叠。这些电磁干扰若不加以抑制，会对车内和车外的其他设备的正常工作造成严重影响。

3、针对上述问题，有必要开发一种同时具有抑制车内开关电源电磁干扰和使周围电子设备不受影响的电磁干扰减低产品，该产品基于脉冲编码控制实现陷波频率生成的电磁干扰扩频技术，可以抑制信号频率中的噪声，达到同时减低开关转换器电磁干扰噪声和电子设备受开关电源电磁干扰的目标。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种减低电磁干扰噪声脉冲编码控制dc-dc降压转换器，本发明通过脉冲宽度编码方法调制pwm信号，将模拟输出电压误差转换为数字信号的数字调制来产生脉冲信号；通过切换这些脉冲，将稳定开关转换器的输出电压；扩展时钟频率的频谱，在设置的频率处产生陷波以达到电磁干扰减低的目的。

2、本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

3、一种减低电磁干扰噪声脉冲编码控制dc-dc降压转换器，所述转换器包括电源部分和控制部分；所述电源部分包括电源开关sw、续流二极管d、电感l和输出电容c；控制部分包括运算放大器amp、比较器comp、时钟生成器clock generator、d触发器、编码控制器；控制部分的编码控制器为采用脉冲宽度编码控制的dc-dc降压转换器的编码控制器，包括多路复用器、锯齿波生成器；比较器同相输入端接误差电压δv，反相输入端接参考电压vr，其输出连接到d触发；d触发器，输出1比特高/低电平；编码控制器中的多路复用器根据高/低电平选择对应的高电压vh或低电压vl；该电压与锯齿波生成器生成的锯齿波信号saw经过比较器产生宽脉冲wh或窄脉冲wl；该信号为脉冲宽度调制(pwm)信号并反馈至输入开关。

4、所述的一种减低电磁干扰噪声脉冲编码控制dc-dc降压转换器，所述脉冲宽度编码控制dc-dc转换器的两个脉冲编码信号是随机序列；在脉冲宽度编码方式dc-dc降压转换器中定义一个周期为具有两个不同宽度的脉冲信号(wh、wl)，对一个周期内的编码脉冲进行快速傅立叶变换，得到如下理论推导：

5、

6、上述傅里叶变换的绝对值是一个sinc函数，如下式所示：

7、

8、其中ω＝2πf,另sinc函数等于0，陷波频率可以表示为这里，n是自然数；由公式可看出，陷波的频率仅取决于脉冲宽度的差值，而与脉冲的周期(时钟频率)无关。

9、所述的一种减低电磁干扰噪声脉冲编码控制dc-dc降压转换器，通过调整脉冲编码信号的宽脉冲wh和窄脉冲wl，将陷波频率设置为电子设备接收信号的频率；陷波频率等于电子设备接收信号频率即抑制接收信号频率中的噪声；应用在避免汽车中dc-dc开关电源的开关频率与am无线电同频率范围时，dc-dc开关电源对am无线电的电磁干扰。

10、本发明的优点与效果是：

11、1.本发明基于陷波特性设计，陷波的频率仅取决于脉冲宽度编码信号的脉冲宽度差值，与脉冲的周期(时钟频率)无关。提出一种用于时钟脉冲编码的扩频技术，使用脉冲宽度编码方法来抑制电源噪声的扩散。通过调整脉冲编码信号的脉冲宽度，根据陷波频率公式将陷波频率设置为电子设备接收信号的频率，即可抑制接收信号频率中的噪声，并且不受其他扩频的影响。

12、2.本发明为一种基于脉冲编码控制的电磁干扰减低技术，该技术用于防止噪声扩散到任意频带并可以产生陷波特性，开关脉冲频谱中的陷波出现在使用脉冲宽度编码方法设计的dc-dc降压转换器中，希望既可以减少电子设备受干扰程度又可以减低dc-dc开关转换器的电磁干扰。

技术特征：

1.一种减低电磁干扰噪声脉冲编码控制dc-dc降压转换器，所述转换器包括电源部分和控制部分；其特征在于，所述电源部分包括电源开关sw、续流二极管d、电感l和输出电容c；控制部分包括运算放大器amp、比较器comp、时钟生成器clock generator、d触发器、编码控制器；控制部分的编码控制器为采用脉冲宽度编码控制的dc-dc降压转换器的编码控制器，包括多路复用器、锯齿波生成器；比较器同相输入端接误差电压δv，反相输入端接参考电压vr，其输出连接到d触发；d触发器，输出1比特高/低电平；编码控制器中的多路复用器根据高/低电平选择对应的高电压vh或低电压vl；该电压与锯齿波生成器生成的锯齿波信号saw经过比较器产生宽脉冲wh或窄脉冲wl；该信号为脉冲宽度调制(pwm)信号并反馈至输入开关。

2.如权利要求1所述的一种减低电磁干扰噪声脉冲编码控制dc-dc降压转换器，其特征在于，所述脉冲宽度编码控制dc-dc转换器的两个脉冲编码信号是随机序列；在脉冲宽度编码方式dc-dc降压转换器中定义一个周期为具有两个不同宽度的脉冲信号(wh、wl)，对一个周期内的编码脉冲进行快速傅立叶变换，得到如下理论推导：

3.如权利要求1所述的一种减低电磁干扰噪声脉冲编码控制dc-dc降压转换器，其特征在于，通过调整脉冲编码信号的宽脉冲wh和窄脉冲wl，将陷波频率设置为电子设备接收信号的频率；陷波频率等于电子设备接收信号频率即抑制接收信号频率中的噪声；应用在避免汽车中dc-dc开关电源的开关频率与am无线电同频率范围时，dc-dc开关电源对am无线电的电磁干扰。

技术总结
一种减低电磁干扰噪声脉冲编码控制DC‑DC降压转换器，涉及一种开关电源降压转换器，本发明采用DC‑DC开关降压转换器脉冲宽度编码控制方法实现陷波频率自动生成从而减低电磁干扰噪声。该DC‑DC转换器包括以下两部分；此脉冲宽度编码扩频技术，通过数字调制将模拟输出电压误差信号转换为数字信号，通过适当地脉冲切换，可以稳定开关转换器的输出电压，并且扩展时钟频率的频谱，使转换器在特定频率上产生陷波，减低转换器的噪声。该DC‑DC降压转换器可用于车载电源系统中，同时具备抑制车内开关转换器电磁干扰和使周围电子设备不受影响的功能。本发明的DC‑DC降压转换器结构和实现简单、降噪效果明显。

技术研发人员：孙逸菲,刘腾飞,宗学军,何戡,杨忠君,连莲,姜锋
受保护的技术使用者：沈阳化工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/4