[发明专利]一种改善EMI和开关杂讯的电路及方法

说明书

技术领域

本发明涉及电源电路设计领域，特别是涉及一种改善EMI和开关杂讯的电路及方法。

背景技术

集成电路发展至今，其内部结构越来越复杂，而且各模块的工作电压不一致，所以必须要运用内部的电源电路将外部电源电压转换为适用于各模块的工作电压，电源电路需要满足输出电压稳定、纹波小等要求，作为集成电路中不可或缺的一部分，电源电路的设计也越来越复杂，对其性能要求也越来越高。

开关电源是目前运用比较多的电源电路，开关电源电路中利用功率管作为开关，通过控制功率管导通和截止的时间比率来维持稳定的输出电压。理想的二极管在承受反向电压时截止，不会有反向电流通过，而实际二极管正向导通时，PN结内的电荷被积累，当二极管承受反向电压时，PN结内积累的电荷将释放并形成一个反向恢复电流，它恢复到零点的时间与结电容等因素有关。功率管的反向恢复特性将产生较强烈的高频衰减振荡，该振荡包括过充脉冲和过放脉冲，控制功率管导通和截止的门驱动控制器的电流越强，开关的切换速度越快，而开关切换速度越快，振荡的幅度越大。开关信号中的高频振荡即为开关杂讯(开关噪声)，会导致电源系统受EMI(Electromagnetic Interference)影响，大大影响电源电路的性能。

如图1所示，现有技术中开关电源电路1包括门驱动控制器11，所述门驱动控制器11产生两组控制信号GDRP及GDRN，控制信号GDRP控制PMOS12给功率管14的栅极充电，控制信号GDRN控制NMOS13给功率管14的栅极放电，通过该充、放电过程产生的所述功率管14的门电压Gate，如图2(a)所示，所述门电压Gate为方波。门电压Gate控制功率管14的导通和截止，由于功率管14的导通特性，功率管的输出信号SW会带有两端波动，分别为过充脉冲和过放脉冲，如图2(b)所示，功率管的输出信号SW的上升沿和下降沿的末端分别有一定幅度的高频振荡。功率管的输出信号SW通过负载15输出稳定的电压作为后续电路的工作电压。

为了确保电源电路的性能，需要电源电路符合EMI规范，EMI规范是对系统能量所产生的频谱进行扫描，对于不同的频带有不同能量大小的限制。功率管的输出信号SW为固定频率的方波信号加上过充脉冲和过放脉冲，由理论可知方波的傅立叶变换高频成份很大，加上过充脉冲和过放脉冲后就会超出EMI规范。所以如果能将过充脉冲和过放脉冲变小那么就可以符合EMI规范，但是直接抑制开关信号中的过充脉冲和过放脉冲，会导致整个电源电路系统的转换效率降低。

为了使电源电路符合EMI规范，现有技术中提出两种改进方案：实现软切换或者减慢切换频率。但是软切换的架构相对比较复杂，而且比较耗电，而减慢切换频率容易造成比较大的开关损耗，导致效率降低。

所以如何在电路结构简单、系统效率不受影响、开关损耗尽量小的前提下优化电源电路，减小功率管的输出信号SW中的过充脉冲和过放脉冲，进而改善电源电路中的EMI和开关杂讯，使电源电路符合EMI规范是电源电路设计领域的技术人员亟待解决的问题之一。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种改善EMI和开关杂讯的电路及方法，用于解决现有技术中开关杂讯及EMI影响电路性能的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种改善EMI和开关杂讯的电路，所述改善EMI和开关杂讯的电路至少包括：

门驱动控制器，充电电流比例化电路，放电电流比例化电路以及功率管；

所述门驱动控制器用于产生控制所述充电电流比例化电路和所述放电电流比例化电路的两组控制信号；

所述充电电流比例化电路通过所述门驱动控制器产生的控制信号来调节充电电流的总和，以此控制电源端供应电流的能力；

所述放电电流比例化电路通过所述门驱动控制器产生的控制信号来调节放电电流的总和，以此控制接地端汲取电流的能力；

所述充电电流比例化电路与所述放电电流比例化电路连接在一起，并将输出信号连接于所述功率管的栅极，通过所述充电电流比例化电路与所述放电电流比例化电路输出的信号控制所述功率管的导通和关闭。

优选地，所述充电电流比例化电路由1个及以上PMOS并联组成，各所述PMOS的栅端分别连接于所述门驱动控制器输出的控制信号。

优选地，所述放电电流比例化电路由1个及以上NMOS并联组成，各所述NMOS的栅端分别连接于所述门驱动控制器输出的控制信号。

优选地，所述功率管为NMOS或PMOS。