[发明专利]使用扩展频谱减少基本及调制杂散的电路及方法

说明书

本发明涉及一种使用扩展频谱减少基本及调制杂散的电路及方法。揭示一种产生扩展频谱信号的方法(图7B)。所述方法包含选择用于调制曲线的第一伪随机斜率(722)。选择所述调制曲线上的当前频率。在所述当前频率下产生针对相应时间的振荡信号(725)。将所述当前频率设置为所述调制曲线上的下一个频率(726)。重复产生振荡频率及将所述当前频率设置为下一频率的步骤，直到所述当前频率是所述调制曲线上的最终频率(728)。

技术领域

本发明的实施例涉及通过利用扩展频谱切换频率在切换模式电力供应器中用于电磁干扰(EMI)的扩展频谱解决方案。

背景技术

由于其切换行为的性质，切换模式电力供应器在其基本切换频率及对应谐波处引入频谱杂散。这些杂散被称为电磁干扰(EMI)，并受CISPR、FCC及其它标准的约束。图1B说明在-24.2dB的2.2MHz基本频率的EMI杂散。这是针对没有扩展频谱切换的方波。图1A说明与2.2MHz基本频率的谐波相关联的-79.7dB处的对应低频杂散。此干扰的板级解决方案通常利用屏蔽或滤波技术的组合来抑制EMI杂散以便符合规则及设计规范。然而，通过布局技术减轻EMI的板级方法无法解决噪声产生的来源。最佳实践布局技术仅能通过最小化电流传导回路面积、滤波，屏蔽及使用接地平面来减轻额外EMI噪声的引入。此外，这些方法增加了系统成本以及解决方案大小。

扩展频谱切换是在预定带宽上抖动或改变切换频率的控制技术。这通过在相邻频率上扩展频谱能量来减小在基本频率处的EMI杂散。扩展频谱算法有两大类。在第一类固定模式抖动算法中，Apps团队的“利用扩展频谱时钟产生器实现峰值EMI减少的解决方案(ASolution for Peak EMI Reduction with Spread Spectrum Clock Generators)”(关于半导体应用笔记AND9015，(2011年7月))揭示三角形(图1)及赫尔希·琪斯(Hershey Kiss)(图2)扩展频谱型线。库马尔(Kumar)等人的“通过扩展频谱时钟产生器减少数字系统中的EMI(Reducing EMI in Digital Systems Through Spread Spectrum ClockGenerators)”(发布于EE时代设计中的赛普拉斯半导体应用笔记，1，16(2011年2月))也比较三角形(图1)与赫尔希·琪斯(图2)扩展频谱型线。哈丁(Hardin)等人的第5,488,627号美国专利论述各种固定模式、扩展谱型线。前述参考文献的细节的全部内容以引用的方式并入本文中。固定模式抖动算法以在其固定模式的调制频率引入大杂散为代价，提供基本频率杂波的最佳减少。当针对CISPR/FCC规范进行优化时，这种额外频谱噪声进一步恶化，并且导致调制杂散位于9kHz周围的音频频带中。这可导致在MHz范围中操作的切换电力供应器中产生非所要嗡嗡声。

图3B说明具有2.2MHz中心频率的现有技术的固定模式、三角形调制曲线的频谱能量。频谱能量在2.0MHz与2.4MHz之间扩展，最大值为-36.6dB。图3A说明在9.2kHz具有-76.6dB的主导EMI杂散的对应低频频谱。作为比较，图4B说明具有2.2MHz中心频率的现有技术的固定模式、赫尔希·琪斯调制曲线的频谱能量。频谱能量在2.0MHz与2.4MHz之间扩展，最大值为-29.2dB。图4A说明在1.0kHz处具有-77.9dB的主导EMI杂散的对应低频频谱。三角形及赫尔希·琪斯调制曲线通过扩展频谱切换减少EMI。然而，两者在音频频带中产生对应低频EMI杂散，这归因于其各自调制频率。