隨機抖頻裝置的製作方法
2023-04-28 17:08:11
專利名稱：隨機抖頻裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種隨機抖頻裝置。
背景技術：
在開關電源及LED驅動電路中，由於電路工作在開關模式下，在開關頻率處會出現一個輻射的峰值，同時出現高次諧波，基波和低次諧波集中了大部分輻射能量。可採用抖頻的技術，通過適當拓寬開關頻率的範圍，使得輻射能量分散在較寬的區間，從而減少EMI。現有技術中，在抖頻電路常見的有數字電路控制和模擬電路控制兩種。數字電路控制的抖頻電路的一種常見技術的原理是通過計數器對開關頻率進行計數得到一組二進位數，不同的二進位數對應不同的電流，對振蕩器的電容進行充放電，從而實現輸出信號的頻率的抖動。其缺點主要有2個，第一是頻率抖動的不連續性，控制充放電的電流的變化數量為有限個。第二個缺點是計數器數量較多，佔用很大晶片面積，特別是為了改善所述頻率變化的連續性，需要進一步增加計數器的個數。模擬電路控制的抖頻電路的一種常見技術的原理是先產生一個低頻的三角波，再用這個三角波來調製振蕩器的充放電電流，進而調製開關頻率。這樣，三角波的連續性可以使得抖動頻率連續變化，避免了在數字控制中開關頻率的跳變。現有技術提出採用一個小電流在每個周期以很小的脈衝給電容充放電來實現，但是充電的電流需要很小，充電電容又需要很大的面積，前者精度很難控制，後者提高了成本。
發明內容
針對現有技術的上述不足，本發明採用了一種新穎的方式，即採用了隨機抖頻技術，以大幅提高頻率變化的連續性，達到減小EMI，同時大幅減小晶片面積，達到降低成本的目的。具體地，本發明提供了一種隨機抖頻裝置，包括:第一電流源和第二電流源；隨機控制器，生成一隨機模擬信號；電流分配器，連接所述第一電流源和所述隨機控制器，其中所述電流分配器接收來自所述隨機控制器的隨機模擬信號並根據該隨機模擬信號輸出一分配電流；邏輯控制器，接收所述分配電流和來自所述第二電流源的電流；以及電容，連接所述邏輯控制器，其中，所述邏輯控制器對所述電容進行充放電。較佳地，在上述的隨機抖頻裝置中，還包括:第三電流源；以及數字分配器，接收所述第三電流源的電流並輸出一數字可變電流到所述邏輯控制器。較佳地，在上述的隨機抖頻裝置中，所述數字分配器僅由I 2個比特控制。較佳地，在上述的隨機抖頻裝置中，所述電流分配器包括:第一電阻，所述第一電阻的一端連接所述第一電流源；第一電晶體，其源極與所述第一電阻的另一端相連接，柵極連接所述隨機控制器，漏極接地；第二電阻，所述第二電阻的一端連接所述第一電流源；以及第二電晶體，其源極與所述第二電阻的另一端相連接，柵極連接一該電流分配器中的一偏置級，漏極連接所述邏輯控制器，其中，當來自所述第一電晶體的柵極處的電壓大於所述第二電晶體的柵極處的電壓時，所述第一電晶體的導通電阻大於所述第二電晶體的導通電阻，以減小所述第二電晶體的漏極的支路電流，其中，當來自所述第一電晶體的柵極處的電壓小於所述第二電晶體的柵極處的電壓時，所述第一電晶體的導通電阻小於所述第二電晶體的導通電阻，以增大所述第二電晶體的漏極的支路電流。較佳地，在上述的隨機抖頻裝置中，所述第一和第二電晶體為PMOS管。較佳地，在上述的隨機抖頻裝置中，所述電流分配器包括:第一電晶體，所述第一電晶體的源極和漏極相連接並進一步連接到所述第一電流源，所述第一電晶體的漏極連接到所述隨機控制器；以及第二電晶體，所述第二電晶體的源極和漏極相連接並進一步接地，所述第二電晶體的漏極連接到所述隨機控制器，其中，所述第一和第二電晶體的漏極相連接。較佳地，在上述的隨機抖頻裝置中，所述第一和第二電晶體為PMOS管。較佳地，在上述的隨機抖頻裝置中，所述電流分配器是一電容器。應當理解，本發明以上的一般性描述和以下的詳細描述都是示例性和說明性的，並且旨在為如權利要求所述的本發明提供進一步的解釋。
包括附圖是為提供對本發明進一步的理解，它們被收錄並構成本申請的一部分，附圖示出了本發明的實施例，並與本說明書一起起到解釋本發明原理的作用。附圖中:圖1示出了本發明的隨機抖頻裝置的一個實施例。圖2示出了本發明的隨機抖頻裝置的一個優選實施例。圖3示出了電流分配器的第一實施例的電路圖。圖4示出了電流分配器的第二實施例的電路圖。圖5示出了電流分配器的第三實施例的電路圖。圖6示出了無抖頻的晶片EMI測試圖。圖7示出了隨機抖頻的晶片EMI測試圖。
具體實施例方式現在將詳細參考附圖描述本發明的實施例。圖1示出了本發明的隨機抖頻裝置的一個實施例。如圖1所示，本發明的隨機抖頻裝置可以包括:第一電流源101、第二電流源102、隨機控制器103、電流分配器104、邏輯控制器105以及電容106。隨機控制器103可以生成一隨機模擬信號。電流分配器104連接第一電流源101和隨機控制器103，其中該電流分配器104接收來自隨機控制器103的隨機模擬信號並根據該隨機模擬信號輸出一分配電流。邏輯控制器105接收該分配電流和來自第二電流源102的電流。該邏輯控制器105進一步連接電容106，並對該電容106進行充放電。該實施例的隨機抖頻裝置的工作原理如下。先由隨機控制器103產生一隨機模擬信號，該隨機模擬信號控制電流分配器104用來控制電流源101的電流分配，電流分配後的電流與另一個電流源102疊加，提供給邏輯控制器105模塊對電容106進行充放電，例如使其生成三角波和方波。通過一個含有隨機變化量的偏置電流對電容106進行充放電，最終生成一個含有隨機變化量的時鐘信號。圖2示出了本發明的隨機抖頻裝置的一個優選實施例。該優選實施例相較於圖1所示的實施例增加了 一第三電流源207和數字分配器208。較佳地，所述數字分配器208為一數字電流分配器。在圖2中，與圖1中相對應的元件採用了相同的末尾編號，各編號的首位數字與圖號相對應。因此，與圖1相對應的所有元件的描述可參考以上對於圖1的詳細描述，在此不再進行贅述。在圖2所示的優選實施例中，數字分配器208接收來自第三電流源207的電流並輸出一數字可變電流到邏輯控制器205。較佳地，該數字分配器208可以僅由I 2個比特控制。如以上已討論的，本發明的隨機抖頻裝置先由隨機控制器產生隨機模擬信號，隨機模擬信號控制電流分配器用來控制第一電流源的電流分配，電流分配後的電流與另兩個電流源疊加，提供給邏輯控制器模塊對電容進行充放電。但，由於隨機電流分配器的電流分配太過隨機，不排除短時間內電流的分配變化很小，所以該優選實施例引入了一數字電流分配器208，其目的是保證電流分配的離散性。該數字電流分配器208隻需要I到2個比特控制，與傳統的數字抖頻電路相比，規模小很多。最後3路偏置電流，對電容206充放電，最終生成一個含有隨機變化量的時鐘信號。圖3 圖5示出了本發明的電流分配器的三個實施例。如圖3所示，圖1中的電流分配器104可以包括第一電阻309、第一電晶體310、第二電阻311和第二電晶體312。其中，兩個電阻309和311用於增加電流分配器的線性，兩個電晶體310和312用於控制電流的分流。第一電阻309的第一電阻的一端連接第一電流源，例如圖1中的第一電流源101。第一電晶體310的源極與第一電阻309的另一端相連接，柵極連接隨機控制器，例如圖1中的隨機控制器103，漏極接地。第二電阻311的一端連接第一電流源，例如圖1中的第二電流源I。第二電晶體312的源極與第二電阻311的另一端相連接，柵極連接一該電流分配器中的一偏置級，漏極連接邏輯控制器，例如圖1中的隨機控制器103。特別是，在該實施例中，當來自所述第一電晶體的柵極處的電壓大於所述第二電晶體的柵極處的電壓時，所述第一電晶體的導通電阻大於所述第二電晶體的導通電阻，以減小所述第二電晶體的漏極的支路電流。此外，當來自所述第一電晶體的柵極處的電壓小於所述第二電晶體的柵極處的電壓時，所述第一電晶體的導通電阻小於所述第二電晶體的導通電阻，以增大所述第二電晶體的漏極的支路電流。較佳地，在上述的實施例中，第一電晶體309和第二電晶體311均採用PMOS管。圖4示出了電流分配器的第二實施例的電路圖。如圖4所示，電圖1中的電流分配器104可以包括:第一電晶體409和第二電晶體401。該兩個電晶體用於產生高阻點，進而產生隨機電壓。該第一電晶體409的源極和漏極相連接並進一步連接到第一電流源，例如圖1中的第一電流源101，第一電晶體409的漏極連接到隨機控制器，例如圖1中的隨機控制器103。該第二電晶體410的源極和漏極相連接並進一步接地，該第二電晶體410的漏極連接到上述的隨機控制器。其中，所述第一和第二電晶體的漏極相連接。較佳地，在上述的實施例中，第一電晶體409和第二電晶體410均採用PMOS管。圖5示出了電流分配器的第三實施例的電路圖。在該實施例中，電流分配器是一電容器。圖6示出了無抖頻的晶片EMI測試圖。其測量範圍0.15Mhz到30Mhz，四條曲線從上到下依次為，EN55022B中準峰值測量基準線，EN55022B中平均值測量基準線，實測準峰值曲線，實測平均值曲線。圖7示出了隨機抖頻的晶片EMI測試圖。其測量範圍0.15Mhz到30Mhz，四條曲線從上到下依次為，EN55022B中準峰值測量基準線，EN55022B中平均值測量基準線，實測準峰值曲線，實測平均值曲線。對比圖6和圖7在IMhz到4Mhz中心範圍內，EMI有6dB以上的衰減，可見本發明的技術效果明顯。綜上所述，本發明通過適當拓寬開關頻率的範圍，使得輻射能量分散在較寬的區間，從而減少EMI。在本發明之中，採用了隨機抖頻技術，大幅提高了頻率變化的連續性，達到減小EMI的目的，同時大幅減小晶片面積，達到降低成本的目的。本領域技術人員可顯見，可對本發明的上述示例性實施例進行各種修改和變型而不偏離本發明的精神和範圍。因此，旨在使本發明覆蓋落在所附權利要求書及其等效技術方案範圍內的對本發明的修改和變型。
權利要求
1.一種隨機抖頻裝置，其特徵在於，包括: 第一電流源和第二電流源； 隨機控制器，生成一隨機模擬信號； 電流分配器，連接所述第一電流源和所述隨機控制器，其中所述電流分配器接收來自所述隨機控制器的隨機模擬信號並根據該隨機模擬信號輸出一分配電流； 邏輯控制器，接收所述分配電流和來自所述第二電流源的電流；以及 電容，連接所述邏輯控制器， 其中，所述邏輯控制器對所述電容進行充放電。
2.如權利要求1所述的隨機抖頻裝置，其特徵在於，還包括: 第三電流源；以及 數字分配器，接收所述第三電流源的電流並輸出一數字可變電流到所述邏輯控制器。
3.如權利要求2所述的隨機抖頻裝置，其特徵在於，所述數字分配器僅由I 2個比特控制。
4.如權利要求1所述的隨機抖頻裝置，其特徵在於，所述電流分配器包括: 第一電阻，所述第一電阻的一端連接所述第一電流源； 第一電晶體，其源極與所述第一電阻的另一端相連接，柵極連接所述隨機控制器，漏極接地； 第二電阻，所述第二電阻的一端連接所述第一電流源；以及 第二電晶體，其源極與所述第二電阻的另一端相連接，柵極連接一該電流分配器中的一偏置級，漏極連接所述邏輯控制器， 其中，當來自所述第一電晶體的柵極處的電壓大於所述第二電晶體的柵極處的電壓時，所述第一電晶體的導通電阻大於所述第二電晶體的導通電阻，以減小所述第二電晶體的漏極的支路電流， 其中，當來自所述第一電晶體的柵極處的電壓小於所述第二電晶體的柵極處的電壓時，所述第一電晶體的導通電阻小於所述第二電晶體的導通電阻，以增大所述第二電晶體的漏極的支路電流。
5.如權利要求1所述的隨機抖頻裝置，其特徵在於，所述第一和第二電晶體為PMOS管。
6.如權利要求1所述的隨機抖頻裝置，其特徵在於，所述電流分配器包括: 第一電晶體，所述第一電晶體的源極和漏極相連接並進一步連接到所述第一電流源，所述第一電晶體的漏極連接到所述隨機控制器；以及 第二電晶體，所述第二電晶體的源極和漏極相連接並進一步接地，所述第二電晶體的漏極連接到所述隨機控制器， 其中，所述第一和第二電晶體的漏極相連接。
7.如權利要求6所述的隨機抖頻裝置，其特徵在於，所述第一和第二電晶體為PMOS管。
8.如權利要求1所述的隨機抖頻裝置，其特徵在於，所述電流分配器是一電容器。
全文摘要
本發明提供了一種隨機抖頻裝置，包括第一電流源和第二電流源；隨機控制器，生成一隨機模擬信號；電流分配器，連接所述第一電流源和所述隨機控制器，其中所述電流分配器接收來自所述隨機控制器的隨機模擬信號並根據該隨機模擬信號輸出一分配電流；邏輯控制器，接收所述分配電流和來自所述第二電流源的電流；以及電容，連接所述邏輯控制器，其中，所述邏輯控制器對所述電容進行充放電。本發明採用了隨機抖頻技術，以大幅提高頻率變化的連續性，達到減小EMI，同時大幅減小晶片面積，達到降低成本的目的。
文檔編號H02M1/44GK103187866SQ20111045338
公開日2013年7月3日 申請日期2011年12月29日 優先權日2011年12月29日
發明者樊茂, 關彥青, 王立龍 申請人:華潤矽威科技(上海)有限公司