一种高精度可调频张弛振荡器的设计

穆新华,李琴琴,唐 威,马姗姗,王江涛

(西安邮电大学 电子工程学院,陕西 西安 710121)

目前,DC/DC变换器芯片已被广泛应用于通信电子产品的电源供电系统中[1]。振荡器作为芯片的核心部分,决定着变换器的开关频率,其频率稳定性会影响整个系统环路[2],因此电源系统对内部振荡器提出了越来越高的设计要求。

张弛振荡器因其结构简单、便于集成,在DC/DC变换器中得到了广泛的应用。但是,目前大部分振荡器都存在控制模式较为单一、输出频率固定且调频范围较窄的问题[3],使用范围受限,已不能适应各类电子产品高频化、日趋复杂化的发展趋势。针对这些需求,文献[4]通过设计使能控制电路实现了外同步功能,尽管解决了控制模式单一问题,但是其工作温度范围较窄且内同步频率固定;文献[5]中设计了电流调节电路实现了调频功能,但振荡器仅支持一种模式工作且调频范围较窄。鉴于此,本文提出了一种采用一个比较器的简单张弛振荡结构,结合电荷泵锁相环技术,通过增加电流调节与选通电路,实现振荡器频率较宽范围调节,同时还支持两种工作模式。变换器中拟设计的振荡器可输出中心频率为581 k Hz的标准方波信号,用于变换器的开关控制及频移电路。

1 电路基本原理

本文所设计的张弛振荡器结构如图1所示,电路由模式选择、电阻电流转换电路(R-I)、鉴频鉴相器(Phase and Frequency Detector,PFD)、电 荷 泵(Charge Pump,CP)、低通滤波电路(Low Pass Filter,LPF)、选通电路、电流调节电路以及主振荡电路组成。

图1 振荡器电路框图Fig.1 Diagram of the oscillator circuit