開關(guān)電源自問世以來，以其體積小、損耗小、效率高(一般可達(dá)80％以上)等優(yōu)點(diǎn)，在電源領(lǐng)域得到了快速的發(fā)展，其應(yīng)用范圍也越來越廣泛，開關(guān)電源技術(shù)已經(jīng)成為電源領(lǐng)域中的主流技術(shù)。但應(yīng)用在通信、儀器儀表等設(shè)備中時(shí)，開關(guān)電源的開關(guān)脈沖及其諧波與寄生振蕩帶來的電磁干擾(EMI)，使得系統(tǒng)中的某些性能或指標(biāo)有不同程度的下降。如何減小開關(guān)電源對(duì)系統(tǒng)中其它設(shè)備及外界的電磁干擾，一直是電源設(shè)計(jì)中不可回避的問題。通常情況下，根據(jù)傳播路徑的不同，開關(guān)電源產(chǎn)生的電磁干擾可以分為傳導(dǎo)干擾和輻射干擾兩大類，傳導(dǎo)干擾沿電源的輸入、輸出線傳播；而輻射干擾屬于射頻干擾，以空間輻射為主。針對(duì)傳導(dǎo)干擾和輻射干擾的不同特點(diǎn)，抑制EMI的傳統(tǒng)做法分別是采用濾波和屏蔽技術(shù)。只要設(shè)計(jì)合理，這兩種措施的效果是比較明顯的。但是，在有些場合中，卻很難滿足設(shè)計(jì)要求。目前，又出現(xiàn)一種降低開關(guān)電源EMI的新技術(shù)——擴(kuò)頻調(diào)制技術(shù)。擴(kuò)頻調(diào)制技術(shù)原本是應(yīng)用于無線通信領(lǐng)域中的一種新技術(shù)，但將其應(yīng)用于開關(guān)電源(或DC/DC轉(zhuǎn)換器)的設(shè)計(jì)中，能顯著地降低開關(guān)電源的EMI，提高開關(guān)電源的電磁兼容(EMC)性能。
　　本文介紹美國凌特(Linear Technology)公司采用擴(kuò)頻調(diào)制技術(shù)和偽隨機(jī)噪聲技術(shù)設(shè)計(jì)的多相擴(kuò)頻振蕩器LTC6902的原理，并將其應(yīng)用于開關(guān)電源中，以提高開關(guān)電源的EMC性能。
1 LTC6902的性能特點(diǎn)及引腳功能
　　LTC6902是一款使用方便的低功耗、多相擴(kuò)頻振蕩器，它能提供兩路到四路相位不同的輸出信號(hào)；其振蕩頻率可以通過一個(gè)外部電阻(R_SET)進(jìn)行設(shè)定，頻率范圍為5kHz～20MHz；它還提供一種可供選用的擴(kuò)頻調(diào)制(即Spread Spectrum Frequency Modulation—SSFM)工作模式，SSFM也由一個(gè)外部電阻(R_MOD)進(jìn)行控制。其主要的性能及特點(diǎn)如下：
　　(1)可編程的2相、3相或4相輸出；
　　(2)頻率范圍為5kHz～20MHz，由外部電阻R_SET設(shè)置，最大頻率誤差≤2%；
　　(3)擴(kuò)頻調(diào)制的頻率擴(kuò)展" title="頻率擴(kuò)展">頻率擴(kuò)展度為0～100%，由外部電阻R_MOD設(shè)置；
　　(4)啟動(dòng)時(shí)間短，約為50μs～1.5ms之間；
　　(5)單電源供電：2.7V～5.5V；典型耗電400μA(V⁺= 3V，f_OUT=1MHz時(shí))
　　(6) 溫度穩(wěn)定性達(dá)± 40ppm/℃；
　　(7) 采用10腳的MSOP封裝形式。
　　由于LTC6902具有以上性能及特點(diǎn)，通常用于為開關(guān)電源控制芯片或開關(guān)穩(wěn)壓器" title="開關(guān)穩(wěn)壓器">開關(guān)穩(wěn)壓器(如SG1525A系列、LT3430等)提供參考時(shí)鐘，最適合于為分布式電源系統(tǒng)中的四個(gè)開關(guān)穩(wěn)壓器提供同步時(shí)鐘信號(hào)，也可以用于便攜式電池供電設(shè)備或作為開關(guān)電容濾波器的時(shí)鐘。
　　LTC6902的各引腳功能說明見表1。

2 LTC6902芯片的工作原理
　　LTC6902主要由主振蕩器、分頻" title="分頻">分頻比可編程的分頻器、固定分頻比為3200的分頻器、偽隨機(jī)二進(jìn)制序列(PRBS)產(chǎn)生器、D/A轉(zhuǎn)換器以及一個(gè)放大器、一個(gè)跟隨器和一個(gè)鏡像電流源組成，如圖1所示。

　　LTC6902的主振蕩器頻率f受兩個(gè)因素的控制：一是“V⁺”和“SET”兩只引腳間的電壓差(V⁺-V_SET)，二是流入主振蕩器的電流I_M。而且符合以下關(guān)系式 ：
　　
　　以上兩式中，各變量的意義分別是：V_SET為“SET”引腳對(duì)地的直流電壓，ISET為流過頻率編程電阻R_SET的電流；I_MOD為流過擴(kuò)頻編程電阻R_MOD的電流。
2.1 定頻應(yīng)用
　　定頻應(yīng)用指不使用擴(kuò)頻功能，只將LTC6902作為普通可編程定頻振蕩器使用。此時(shí)，芯片的9腳(“MOD”引腳)接地，I_MOD 為零，I_M=ISET 成立。

　　顯然，此時(shí)主振蕩器的振蕩頻率只受外部編程電阻R_SET的控制，其頻率范圍為100kHz～20MHz。
　　主振蕩器的輸出經(jīng)過可編程分頻器N次分頻后，送往多相選擇輸出電路，分頻比N的值由“DIV”腳的電壓確定。在多相選擇輸出電路中，根據(jù)“PH”腳的編程電壓確定給外電路提供2相、3相還是4相的方波(或矩形波)信號(hào)。同時(shí)，還根據(jù)輸出的相數(shù)對(duì)信號(hào)進(jìn)行M次分頻：2相輸出時(shí)，M=1；3相和4相輸出時(shí)，M分別等于3和4。這樣，最終從引腳OUT1～OUT4輸出脈沖的頻率為：
　　
2.2 擴(kuò)頻應(yīng)用
　　擴(kuò)頻(SSFM)應(yīng)用時(shí)，振蕩器的頻率受一個(gè)偽隨機(jī)噪聲(PRN)信號(hào)調(diào)制，振蕩頻率在一個(gè)較寬的范圍內(nèi)變化，從而把振蕩器的能量擴(kuò)展到一個(gè)寬頻帶內(nèi)，這種擴(kuò)展作用降低了電磁輻射(EMI)的峰值水平，提高了電磁兼容性能。
　　頻率擴(kuò)展的幅度由外部電阻R_MOD以及“V⁺”和“MOD”兩只引腳間的電壓差(V⁺ -V_MOD)決定。V_MOD是個(gè)動(dòng)態(tài)信號(hào)，它由一個(gè)以V_SET為參考的相乘型D/A轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生，D/A轉(zhuǎn)換器的輸入是7位并行的偽隨機(jī)二進(jìn)制序列(PRBS)，該序列碼與(·V_SET)相乘后得到V_MOD，V_MOD以偽隨機(jī)噪聲的規(guī)律變化。電壓差(V⁺ -V_MOD)的最小值是0V，最大值為·(V⁺-V_SET)。(V⁺-V_MOD)最小時(shí)，I_MOD=0，I_M=ISET，主振蕩器振蕩頻率最高，即為由R_SET設(shè)定的頻率f(見式(4))；(V⁺-V_MOD)最大時(shí)，I_MOD=0.2ISET，I_M=0.8ISET, 主振蕩器振蕩頻率最低(為f的80%)。
　　根據(jù)V_MOD與V_SET的關(guān)系，R_SET與R_MOD的比值決定頻率擴(kuò)展的幅度。頻率擴(kuò)展度的定義如下：
　　
　　PRBS 碼由一個(gè)帶線性反饋的9位移位寄存器產(chǎn)生，每512(2⁹)個(gè)移位時(shí)鐘周期重復(fù)一次。移位寄存器的后7位輸出到D/A轉(zhuǎn)換器用于生成V_MOD電壓，輸出波形包括128(2⁷)個(gè)離散的臺(tái)階，每改變一個(gè)移位時(shí)鐘周期就變化一個(gè)臺(tái)階。移位寄存器的時(shí)鐘由主振蕩器的輸出經(jīng)3200次分頻后得到。這樣，偽隨機(jī)序列每隔(512×3200/f)秒就重復(fù)一次。經(jīng)PRBS調(diào)制后的波形與偽隨機(jī)噪聲類似。
　　頻率擴(kuò)展度越高，則EMI降低越大。因此，實(shí)際應(yīng)用時(shí)，盡可能選取更高的振蕩頻率，并將FS值取得較大，其可用范圍約為5%～80%。實(shí)踐證明FS在10%～40%范圍內(nèi)取值時(shí)，綜合效果最佳。