集成電路EMI的數(shù)字電流擴頻模型與技術.pdf

1、隨著電子技術朝著高功率密度、高頻率、小型化方向發(fā)展，功率IC的電磁干擾問題（electromagnetic interference，簡稱EMI）日益顯著。如何提高集成電路的電磁兼容性是當今的研究重點之一。擴頻電路是抑制電路EMI的一種有效方式。
　　擴頻電路降EMI的基本思想是通過頻率調制，把集中在開關頻率及諧波頻率上的能量分散到周圍頻段，由此降低電路輻射EMI峰值。本文提出數(shù)字電流擴頻概念，將其分為周期函數(shù)調制數(shù)字電流（Per

2、iodic Carrier Frequency Modulation Digital Current，簡稱 PDC）擴頻模式和隨機函數(shù)調制數(shù)字電流（Random Carrier Frequency Modulation Digital Current，簡稱RDC）擴頻模式進行討論，進而提出并且分析了這兩種擴頻電路的模型和其MOSFET級電路，將這兩種數(shù)字電流擴頻電路分別應用于開關電源控制芯片和 D類音頻放大器，所提數(shù)字電流擴頻電路相比其

3、它擴頻電路，具有結構簡單，尺寸小，功耗低，魯棒性好等優(yōu)點。本文主要創(chuàng)新工作包括：
　　1）提出PDC擴頻電路模型。PDC擴頻電路通過周期性改變狀態(tài)機輸出，使電流相應離散變化，從而改變振蕩器輸出頻率實現(xiàn)擴頻。本模型中，電路由可變電流產(chǎn)生器、狀態(tài)機和振蕩器組成。同時，還研究了PDC擴頻技術中所用的調制波形、調制系數(shù)、調制波頻率、平均占空比等參數(shù)的選擇對降低電路傳導EMI的影響。調制系數(shù)的大小與狀態(tài)機級數(shù)直接相關，狀態(tài)機級數(shù)越多，調制系

4、數(shù)越大，擴頻效果越好。
　　2）根據(jù)所提PDC擴頻電路模型，設計PDC擴頻MOSFET級電路。將PDC擴頻電路應用于開關電源控制芯片，驗證所提PDC擴頻模型與電路的正確性，測試結果表明所提PDC擴頻電路相比其它擴頻電路，具有小面積，低功耗等優(yōu)勢。
　　3）提出RDC擴頻電路模型。RDC擴頻電路通過隨機改變狀態(tài)機輸出，使電流離散變化，從而改變振蕩器輸出頻率以達到擴頻目的。本模型中，電路由可變電流產(chǎn)生器、隨機信號產(chǎn)生器和振蕩器組

5、成。推導出RDC擴頻模式下開關電壓功率譜的表達式，引入隨機度的概念。開關電壓功率譜的幅值大小不僅與隨機度大小有關還與占空比D的大小相關。占空比為0.5時，開關電壓功率譜峰值最高。
　　4）根據(jù)所提RDC擴頻電路模型，設計RDC擴頻MOSFET級電路。將RDC擴頻電路應用于D類音頻放大器，測試結果表明所提RDC擴頻電路相比其它擴頻電路，具有小面積，低功耗等優(yōu)勢，驗證了所提RDC擴頻電路的正確性。RDC擴頻電路中隨機信號產(chǎn)生器由D觸發(fā)