一种频率抖动电路和开关电源的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及开关电源转换器领域，具体涉及一种频率抖动电路和开关电源。
【背景技术】
[0002] 电源转换器依照电路结构的不同可分为线性电源转换器和开关电源转换器两种。 其中，开关电源转换器在电路结构上比线性电源转换器复杂，电磁干扰（EMI)比较大。但开 关电源转换器转换效率高、空载时耗电小、重量轻。因此得到了广泛的应用。然而，由于开 关电源转换器采用脉冲宽度调制（PWM)的控制方式，其工作波形大都是周期性脉冲系列， 从频谱分析可知，方波信号含有丰富的高次谐波，该高次谐波的频谱可达方波频率的1000 次以上。随着开关频率不断提高，功率器件在开关过程中会产生很大的电流和电压变化率， 使其高频开关波形中的大量谐波成分通过传输线和空间电磁场向外传播，功率越大电磁发 射越严重，造成不可忽视的传导和辐射干扰问题。因此，各种高频数字电路对开关电源转 换器电磁兼容性的要求更加严格，如何减小电磁干扰成为开关电源转换器设计中的一个难 点。
[0003] 为了控制电磁干扰，符合控制标准限定幅值的能量要求，保证各设备之间不会由 于相互干扰而影响正常工作。传统减少电磁干扰的方法为在电源的输入端设置电磁干扰 滤波器。电磁干扰滤波器一般由电感、电容及电阻等被动元件所组成，以实现滤除电磁干 扰的目的。然而电磁干扰越大，所需的电磁干扰滤波器也就越大。造成电路成本的增加，而 且电磁干扰滤波器也无法处理电磁干扰的辐射问题。目前，抑制EMI的有效方法之一是引 入频率抖动技术，以便开关电源不再工作在某个固定频率下，而是工作在某个频率范围内。 这样，开关电源产生的电磁干扰信号就不会集中在某个固定频率上，而是扩展到某个频率 范围内（即一个较宽的频带上），从而降低开关电源在某个固定频点的电磁干扰，达到抑制 EMI的效果。
[0004] 现有技术中的频率抖动技术，如公布号为CN104038046A的专利文件公开了一种 频率抖动电路和开关电源，它通过电容C的充放电以产生固定频率的周期信号，振荡单元 处理这个周期信号，输出一个固定频率的时钟信号。在电容C与地之间增加连接一个电阻 Rl，并在b点注入一个周期变化的电压信号Λ V，频率为f2。电压信号Λ V改变电容C的充 电时间，影响电容C充放电形成的振荡信号的频率，进而得到一个频率抖动的时钟信号。但 是，上述发明主要适用于反激电路，使用范围较窄。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是提供一种频率抖动电路和开关电源，用以解决现有的频率抖动技 术适用范围较窄的问题。
[0006] 为实现上述目的，本发明的方案包括：
[0007] -种频率抖动电路，包括PffM控制器和波形发生电路，所述波形发生电路通过抖 动电容Cd、抖动电阻Rd连接PffM控制器的RT引脚；所述PffM控制器的RT引脚通过固定电 阻Rt接地；所述PffM控制器的CT引脚通过固定电容Ct接地。
[0008] 所述的频率抖动电路还包括运算放大器，所述波形发生电路通过运算放大器连接 抖动电容Cd，所述运算放大器用于对波形发生器的信号进行放大。
[0009] -种开关电源，包括PffM控制器和波形发生电路，所述波形发生电路通过抖动电 容Cd、抖动电阻Rd连接PffM控制器的RT引脚；所述PffM控制器的RT引脚通过固定电阻Rt 接地；所述PWM控制器的CT引脚通过固定电容Ct接地。
[0010] 所述的频率抖动电路还包括运算放大器，所述波形发生电路通过运算放大器连接 抖动电容Cd，所述运算放大器用于对波形发生器的信号进行放大。
[0011] 本发明的有益效果是：通过固定电阻Rt与固定电容Ct分别与PffM控制器相对应 的内部引脚CT和RT相连接，产生固定频率的时钟信号；并通过将波形发生电路接入PffM控 制器的RT引脚实现频率抖动。同时，通过改变抖动电阻的阻值大小和抖动电容容值的大小 改变固定开关频率左右的抖动频率范围。由于PWM控制器的广泛适用性，使得本抖动电路 适合于反激电路、PFC电路和DC/DC电路等只要PffM控制芯片有RT和CT的所有电路，具有 广泛适用性。
[0012] 本发明主要是抖动电容、抖动电阻及波形发生电路共同改变PffM芯片内部RT的充 放电电流。与对比文件相比：（1)波形发生电路没有直接作用于固定电容上，而是通过抖动 电阻和抖动电容与固定电阻相连接；（2)不需要在固定电阻上外接固定参考电压Vrefd^ 有Vref可以正常工作，即不需要第一电源；（3)本发明增加的抖动电阻可以改变频率抖动 范围，并不是可以忽略不计；(4)本发明还增加了抖动电容，抖动电容也具有相应的作用； (5)本发明采用了波形发生电路，而不是第二电源；(6)本发明适用的范围更加广泛，不同 于上述专利给的反激主回路实例，本抖动电路适合于反激电路、PFC电路和DC/DC电路等只 要PffM控制芯片有RT和CT的所有电路。
【附图说明】
[0013] 图1是频率抖动电路实施例的原理图；
[0014] 图2是频率抖动电路实施例的结构图。
【具体实施方式】
[0015] 频率抖动电路实施例
[0016] 如图1所示，频率抖动电路包括波形发生电路，波形发生电路通过串联的抖动电 容Cd和抖动电阻Rd连接PffM控制器的RT引脚；所述PffM控制器的RT引脚通过固定电阻 Rt接地；PffM控制器的CT引脚通过固定电容Ct接地。
[0017] 其中，波形发生电路用于产生基波，可以是正弦波发生电路、三角波发生电路和 锯齿波发生电路等。固定电阻Rt与固定电容Ct分别与PffM控制器相对应的内部引脚CT 和RT相连接，用于产生固定频率的时钟信号。波形发生电路依次连接抖动电容Cd和抖动 电阻Rd，抖动电阻Rd再与固定电阻Rt并联接入PffM控制器的RT引脚，波形发生电路通 过抖动电容Cd、抖动电阻Rd改变PffM控制器内置RT引脚的充电电流Icharge和放电电 路Idischarge，进而得到一个频率抖动的时钟信号。改变抖动电阻的阻值大小能够改变固 定开关频率左右的抖动频率范围，电阻越大抖动范围越小，接近无穷大时，等于固定开关频 率。改变抖动电容的容值也可以改变固定开关频率左右的抖动频率范围，电容越大抖动范 围越小，接近无穷大时，等于固定开关频率。
[0018] 在上述实施例中，所述的频率抖动电路还包括运算放大器，所述波形发生电路通 过运算放大器连接抖动电容Cd，所述运算放大器用于对波形发生器的信号进行放大。
[0019] 下面结合图2对本发明做进一步阐述。如图2所示，电源VCC通过限流电阻R3与 晶闸管Vl的阴极相连，晶闸管Vl的阳极接地，其输出电压通过电阻R4、电阻R5及电容C2 滤波得到所需要的稳定电压值，用于比较电压给定值的电压来源Vref。Vref通过电阻R6 和电阻R7进行分压，得到比较电压Vh，进入运放UlA的同相输入端。电源VCC通过电阻Rl 和电阻R2,给电容Cl充电；电容Cl通过电阻R2进行放电；Cl与运放UlA的反相输入端相 连。首先电源给Cl充电，其充电时间与电阻Rl和电阻R2的阻值及电容Cl的容值有关，充 电幅值与同相输入端的电压值有关，当充电电压大于同相输入电压值时，运放的输出为零， 则电容Cl通过电阻R2、二极管Dl和运放UlA进行放电，放电结束后，在进行充电过程，以此 类推形成波形发生电路。
[0020] 波形发生电路通过UlB和电阻R9、电阻RlO进行同相比例放大，其放大比例与R9 和RlO的阻值有关。电阻Rll为抖动电阻，电容C3为抖动电容。当抖动电容C3 -定时，改 变抖动电阻R11，即可改变PWM控制器内置振荡器的充电电流，从而改变输出抖动方波的频 率。当抖动电阻Rl 1 -定时，改变抖动电容C3的容值，改变抖动电容C3充放电时的高低电 压阈值，进而改变PWM控制器内置振荡器的充电时间，从而改变输出抖动方波的频率。
[0021] PffM控制器为UCC3895,其固定电阻为R12,固定电容为C4,则其固定频率为
[0022]
[0023] 其中：RT为固定电阻R12，CT为固定电容C4。
[0024] 输出的OUTA~OUTD为抖动的方波。其中OUTA和OUTB完全互补，工作占空比可 以达到50 %。OUTA和OUTC输出的抖动方波具有一定的相移，OUTB和OUTD输出的抖动方 波也具有一定的相移。
[0025] 开关电源实施例
[0026] -种开关电源，包括频率抖动电路。所述频率抖动电路与上述实施例中的频率抖 动电路相同，故不在此重复叙述。
【主权项】
1. 一种频率抖动电路，包括PffM控制器，其特征在于：还包括波形发生电路，所述波形 发生电路通过串联的抖动电容Cd和抖动电阻Rd连接PffM控制器的RT引脚；所述PffM控制 器的RT引脚通过固定电阻Rt接地；所述PffM控制器的CT引脚通过固定电容Ct接地。2. 根据权利要求1所述的频率抖动电路，其特征在于：所述的频率抖动电路还包括运 算放大器，所述波形发生电路通过运算放大器连接抖动电容Cd，所述运算放大器用于对波 形发生器的信号进行放大。3. -种开关电源，其特征在于：包括PWM控制器和波形发生电路，所述波形发生电路通 过串联的抖动电容Cd和抖动电阻Rd连接PffM控制器的RT引脚；所述PffM控制器的RT引 脚通过固定电阻Rt接地；所述PffM控制器的CT引脚通过固定电容Ct接地。4. 根据权利要求3所述的开关电源，其特征在于：所述的频率抖动电路还包括运算放 大器，所述波形发生电路通过运算放大器连接抖动电容Cd，所述运算放大器用于对波形发 生器的信号进行放大。
【专利摘要】本发明涉及一种频率抖动电路和开关电源，包括PWM控制器和波形发生电路，所述波形发生电路通过串联的抖动电容Cd和抖动电阻Rd连接PWM控制器的RT引脚；所述PWM控制器的RT引脚通过固定电阻Rt接地；所述PWM控制器的CT引脚通过固定电容Ct接地。由于PWM控制器的广泛适用性，使得本抖动电路适合于反激电路、PFC电路和DC/DC电路等只要PWM控制芯片有RT和CT的所有电路，具有广泛适应性。
【IPC分类】H02M1/44
【公开号】CN105048798
【申请号】CN201510425115
【发明人】尹强, 任晓丹, 庞浩, 罗治军, 赵恒宇, 朱子庚, 黄栋杰, 邓长吉, 单栋梁, 王宁, 李东耀
【申请人】许继电源有限公司, 许继电气股份有限公司, 许继集团有限公司, 国家电网公司
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2015年7月17日