本應(yīng)用筆記中介紹的材料使用戶能夠簡單，廉價(jià)地將固定頻率PWM控制器同步到寬范圍（> 2x）的頻率。讀者了解了為什么需要同步，并向讀者展示了一種流行的單頻同步方法及其局限性。接下來，將介紹寬頻率范圍同步的主題，并使用基于鎖相環(huán)（PLL）的新穎方法介紹框圖。給出了一個(gè)實(shí)際的設(shè)計(jì)示例，并附有設(shè)計(jì)公式和用于將ML4824-1同步至25kHz至75kHz范圍內(nèi)的任何頻率的示意圖。所示電路可與任何使用RC產(chǎn)生的振蕩器電壓斜坡的控制器一起使用。

介紹

同步在交流應(yīng)用中尤其必要，因?yàn)槿绻l率不匹配，電源將無法為正在運(yùn)行的系統(tǒng)供電。然而，在這樣做的過程中，該系統(tǒng)容易受到外部噪聲的影響，從而降低了其可靠性。本應(yīng)用筆記將討論將飛兆半導(dǎo)體ML4824電源控制器同步到寬頻率范圍的過程。

本應(yīng)用筆記中介紹的材料使用戶能夠簡單，廉價(jià)地將固定頻率PWM控制器同步到寬范圍（> 2x）的頻率。讀者了解了為什么需要同步，并向讀者展示了一種流行的單頻同步方法及其局限性。接下來，將介紹寬頻率范圍同步的主題，并使用基于鎖相環(huán)（PLL）的新穎方法介紹框圖。給出了一個(gè)實(shí)際的設(shè)計(jì)示例，并附有設(shè)計(jì)公式和用于將ML4824-1同步至25kHz至75kHz范圍內(nèi)的任何頻率的示意圖。所示電路可與任何使用RC產(chǎn)生的振蕩器電壓斜坡的控制器一起使用。

為什么要同步？

在計(jì)算機(jī)和電信行業(yè)中發(fā)現(xiàn)的許多電子電路對(duì)它們的開關(guān)電源所產(chǎn)生的外部噪聲很敏感。用于降低切換器輸出噪聲的更常見方法是無源濾波器和線性穩(wěn)壓器。兩者都插入電源的輸出和電路的輸入之間。無源濾波器通常由一個(gè)或多個(gè)LC濾波器級(jí)組成。這些組件，特別是電感器，很昂貴并且占用大量的電路板空間。線性穩(wěn)壓器通常是低壓差（LDO）類型，價(jià)格昂貴，并且比無源LC組件更容易出現(xiàn)故障。

通常，開關(guān)噪聲會(huì)干擾敏感電路，因?yàn)樗c系統(tǒng)時(shí)鐘頻率異步。舉例來說，涉及D / A和A / D轉(zhuǎn)換器的某些測(cè)量（或轉(zhuǎn)換）在每個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘周期內(nèi)執(zhí)行一次。如果系統(tǒng)時(shí)鐘和控制器頻率不相等且被“鎖相”，則在后續(xù)轉(zhuǎn)換過程中貢獻(xiàn)的開關(guān)噪聲量將不相等。從數(shù)字轉(zhuǎn)換為音頻時(shí)，結(jié)果可能是明顯的嗡嗡聲或嗡嗡聲疊加在重建的音頻信號(hào)上。但是，如果控制器頻率被鎖相到系統(tǒng)時(shí)鐘，則噪聲會(huì)在每個(gè)測(cè)量時(shí)間的“邊緣”發(fā)生，從而被排除在轉(zhuǎn)換之外?；蛘?，噪聲在每個(gè)周期中同時(shí)發(fā)生并平均化，對(duì)信號(hào)沒有不利影響。

傳統(tǒng)同步方法和局限性

幾乎所有的開關(guān)模式控制器都包含從線性電壓斜坡產(chǎn)生振蕩器的電路。要設(shè)置振蕩器頻率，用戶可以從制造商提供的圖形或公式中選擇一個(gè)外部電阻器和電容器。

典型的控制器振蕩器電路

圖1顯示了典型控制器的內(nèi)部振蕩器和外部頻率設(shè)置組件。圖2顯示了在定時(shí)電容器CT兩端出現(xiàn)的最終電壓斜坡。

控制器振蕩器電壓斜坡

電壓斜坡產(chǎn)生振蕩器，并且是內(nèi)部電壓比較器的輸入。將該斜坡電壓與誤差放大器的輸出電壓進(jìn)行比較，以根據(jù)需要改變占空比。因此，電壓斜坡在整個(gè)上升沿必須是線性的。圖3顯示了一種簡單且廉價(jià)的將控制器與系統(tǒng)時(shí)鐘同步的方法。要使控制器同步，其自由運(yùn)行頻率必須為系統(tǒng)時(shí)鐘的85％至95％。

控制器振蕩器電路（具有外部同步）

然后，如果同步波形的幅度足夠大，則控制器將鎖定系統(tǒng)時(shí)鐘。這種方法始終將控制器的斜坡放電事件（下降沿）鎖定到系統(tǒng)時(shí)鐘的上升沿。

結(jié)論

當(dāng)需要同步電源控制器或必須采取有益的措施時(shí)，應(yīng)避免使振蕩器的電壓斜坡降級(jí)。如圖所示，即使在同步到單個(gè)頻率時(shí)，也可能由于將同步脈沖添加到斜坡而導(dǎo)致性能下降。由于組件的公差，控制器振蕩器的跳閘電壓以及放電電流產(chǎn)生的變化，這種情況甚至?xí)兊酶訃?yán)重。當(dāng)使用控制器振蕩器作為VCO時(shí)，使用PLL可以保證斜坡電壓的完整性，并消除了元件容差的影響。為了實(shí)現(xiàn)更寬的頻率范圍同步，必須使用PLL才能使控制器正常工作，而又不存在現(xiàn)有解決方案的成本和復(fù)雜性。

編輯：hfy