开关电源中的频率抖动

2018-10-12 16:43:58

2239 开关电源三角波 PWM

在展会上，一工程师介绍了一芯片中集成了这种功能，一时之间到不算太理解这项技术的意义，然后找了一些资料，然后找到两个分析电路进行大致介绍。
我们知道在固定频率PWM控制器中，窄带发射通常发生在开关频率，其连续谐波的能量会越来越低。采用频率抖动技术(Frequency Jitter)的着眼点在于分散谐波干扰能量，我们使得开关电源的工作频率并非固定不变，而是周期性地变化，由于EMI发射分布在较广的频率范围而不是在窄带频率下工作，因此可降低EMI发射的峰值。抖动振荡器也将降低谐波频率(即为开关频率倍数的频率)的峰值。发射量的减少取决于调制频率的选择(抖动率)、抖动带宽以及接收器的分辨带宽。

注意：当然对降低高频非谐波发射起到的作用微乎其微。这些发射是由于寄生LC电路、二极管反向恢复电流等在交换节点的振铃导致的。添加缓冲器、栅极驱动电阻器或使用软恢复二极管是降低这些发射的常见的解决方法。
缺点：抖动振荡器将给输出电压添加少量纹波（纹波的频率等于抖动频率），通常远小于由于电容ESR和电感电流产生的输出电压纹波的频率(开关频率)，抖动产生的输出纹波的幅度与额定输出纹波的幅度相比相对较低。
芯片内实现形式：

目前的PWM控制器一般使用外部电阻来设置工作频率。通常工作频率随电阻值的降低而上升，控制器内部的振荡器编程引脚(RT)被调节为恒定电压。连接到编程引脚的编程电阻设置从编程引脚输出的电流源。比例电流还被馈送到内部的定时电容器，而定时电容器上斜坡电压的周期决定振荡器频率。

外部电阻来设置工作频率原理：通常情况下，工作频率随电阻值的降低而上升。
控制器内部的振荡器编程引脚(RT)被调节为恒定电压，连接到编程引脚的编程电阻设置从编程引脚输出的电流源。比例电流还被馈送到内部的定时电容器，而定时电容器上斜坡电压的周期决定振荡器频率。
两个外部电路：
比较器电路

运放电路

两个电路的工作原理是一样的，上电后，比较器/运放的输出为高，两张图分别通过R2和R4对电容进行充电。当电压高于高阈值时，运放/比较器翻转，输入阈值切换成低电平，然后电容放电。
下拉电容上的电压类似于三角波。

三角波调制可控制器RT引脚的电流，实现PWM振荡器的抖动。串联的电阻器用于设置调制抖动百分比。低频三角波通过耦合电容器改变在电阻器电压。