开关电源自问世以来,以其体积小、损耗小、效率高(一般可达80%以上)等优点,在电源领域得到了快速的发展,其应用范围也越来越广泛,开关电源技术已经成为电源领域中的主流技术。但应用在通信、仪器仪表等设备中时,开关电源的开关脉冲及其谐波与寄生振荡带来的电磁干扰(emi),使得系统中的某些性能或指标有不同程度的下降。如何减小开关电源对系统中其它设备及外界的电磁干扰,一直是电源设计中不可回避的问题。通常情况下,根据传播路径的不同,开关电源产生的电磁干扰可以分为传导干扰和辐射干扰两大类,传导干扰沿电源的输入、输出线传播;而辐射干扰属于射频干扰,以空间辐射为主。针对传导干扰和辐射干扰的不同特点,抑制emi的传统做法分别是采用滤波和屏蔽技术。只要设计合理,这两种措施的效果是比较明显的。但是,在有些场合中,却很难满足设计要求。目前,又出现一种降低开关电源emi的新技术——扩频调制技术。扩频调制技术原本是应用于无线通信领域中的一种新技术,但将其应用于开关电源(或dc/dc转换器)的设计中,能显著地降低开关电源的emi,提高开关电源的电磁兼容(emc)性能。

    本文介绍美国凌特(linear technology)公司采用扩频调制技术和伪随机噪声技术设计的多相扩频振荡器ltc6902的原理,并将其应用于开关电源中,以提高开关电源的emc性能。

    1 ltc6902的性能特点及引脚功能

    ltc6902是一款使用方便的低功耗、多相扩频振荡器,它能提供两路到四路相位不同的输出信号;其振荡频率可以通过一个外部电阻(rset)进行设定,频率范围为5khz～20mhz;它还提供一种可供选用的扩频调制(即spread spectrum frequency modulation—ssfm)工作模式,ssfm也由一个外部电阻(rmod)进行控制。其主要的性能及特点如下: 　　

    (1)可编程的2相、3相或4相输出; 　　

    (2)频率范围为5khz～20mhz,由外部电阻rset设置,最大频率误差≤2%; 　　

    (3)扩频调制的频率扩展度为0～100%,由外部电阻rmod设置; 　　

    (4)启动时间短,约为50μs～1.5ms之间; 　　

    (5)单电源供电:2.7v～5.5v;典型耗电400μa(v+= 3v,fout=1mhz时) 　　

    (6) 温度稳定性达±40ppm/℃; 　　

    (7) 采用10脚的msop封装形式。

    由于ltc6902具有以上性能及特点,通常用于为开关电源控制芯片或开关稳压器(如sg1525a系列、lt3430等)提供参考时钟,最适合于为分布式电源系统中的四个开关稳压器提供同步时钟信号,也可以用于便携式电池供电设备或作为开关电容滤波器的时钟。 ltc6902的各引脚功能说明见表1。

    表1 ltc6902的引脚功能

    2 ltc6902芯片的工作原理

    ltc6902主要由主振荡器、分频比可编程的分频器、固定分频比为3200的分频器、伪随机二进制序列(prbs)产生器、d/a转换器以及一个放大器、一个跟随器和一个镜像电流源组成,如图1所示。

    图1 ltc6902的内部结构框图 　　

    ltc6902的主振荡器频率f受两个因素的控制:一是“v+”和“set”两只引脚间的电压差(v+-vset),二是流入主振荡器的电流im。而且符合以下关系式 : 　　

    f=10mhz·20kω·im/(v+-vset) (1)

    im=iset-imod (2)

    以上两式中,各变量的意义分别是:vset为“set”引脚对地的直流电压,iset为流过频率编程电阻rset的电流;imod为流过扩频编程电阻rmod的电流。

    2.1 定频应用

    定频应用指不使用扩频功能,只将ltc6902作为普通可编程定频振荡器使用。此时,芯片的9脚(“mod”引脚)接地,imod 为零,im=iset 成立。

    由于:iset =(v+-vset)/rset (3) 　　

    所以:f=10mhz·20kω/rset (4) 　　

    显然,此时主振荡器的振荡频率只受外部编程电阻rset的控制,其频率范围为100khz～20mhz。

    主振荡器的输出经过可编程分频器n次分频后,送往多相选