本應(yīng)用筆記中提供的材料使用戶能夠簡單且經(jīng)濟地將固定頻率 PWM 控制器同步到較寬的頻率范圍 (>2x)。讀者將了解為什么需要同步，并了解一種流行的單頻同步方法及其局限性。接下來，涵蓋寬頻率范圍同步主題，并使用基于鎖相環(huán) (PLL) 的新穎方法呈現(xiàn)框圖。給出了一個實際的設(shè)計示例，包括設(shè)計公式和原理圖，用于將 ML4824-1 同步到 25kHz 至 75kHz 范圍內(nèi)的任何頻率。所提出的電路可與使用 RC 生成振蕩器電壓斜坡的任何控制器一起使用。
    介紹
    同步是必要的，尤其是在交流應(yīng)用中，因為如果頻率不匹配，電源就無法向正在運行的系統(tǒng)供電。然而，在此過程中，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 Fairchild 的 ML4824 電源控制器同步到寬頻率范圍的過程。
    本應(yīng)用筆記中提供的材料使用戶能夠簡單且經(jīng)濟地將固定頻率 PWM 控制器同步到較寬的頻率范圍 (>2x)。讀者將了解為什么需要同步，并了解一種流行的單頻同步方法及其局限性。接下來，涵蓋寬頻率范圍同步主題，并使用基于鎖相環(huán) (PLL) 的新穎方法呈現(xiàn)框圖。給出了一個實際的設(shè)計示例，包括設(shè)計公式和原理圖，用于將 ML4824-1 同步到 25kHz 至 75kHz 范圍內(nèi)的任何頻率。所提出的電路可與使用 RC 生成振蕩器電壓斜坡的任何控制器一起使用。
    為什么要同步？
    計算機和電信行業(yè)中的許多電子電路對其開關(guān)模式電源產(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包括無源濾波器和線性穩(wěn)壓器。兩者都插入在電源輸出和電路輸入之間。無源濾波器通常由一個或多個 LC 濾波器級組成。這些元件，特別是電感器，價格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，成本昂貴，并且比無源 LC 組件更容易發(fā)生故障。
    通常，開關(guān)噪聲會干擾敏感電路，因為它與系統(tǒng)時鐘頻率異步。作為示例，涉及 D/A 和 A/D 轉(zhuǎn)換器的某些測量（或轉(zhuǎn)換）在每個系統(tǒng)時鐘周期期間執(zhí)行一次。如果系統(tǒng)時鐘和控制器頻率不相等且“鎖相”，則在后續(xù)轉(zhuǎn)換期間產(chǎn)生的開關(guān)噪聲量也不相等。當(dāng)從數(shù)字轉(zhuǎn)換為音頻時，結(jié)果可能是在重建的音頻信號上疊加明顯的嗡嗡聲或嗡嗡聲。然而，如果控制器頻率鎖相到系統(tǒng)時鐘，則噪聲出現(xiàn)在每個測量時間的“邊緣”，因此被排除在轉(zhuǎn)換之外?；蛘咴肼曉诿總€周期同時出現(xiàn)并趨于平均，對信號沒有不利影響。
    傳統(tǒng)同步方法及其局限性
    幾乎所有開關(guān)模式控制器都包含從線性電壓斜坡創(chuàng)建振蕩器的電路。為了設(shè)置振蕩器頻率，用戶從制造商提供的圖表或公式中選擇外部電阻器和電容器。

  

  典型控制器振蕩器電路

    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 顯示了出現(xiàn)在定時電容器 CT 上的電壓斜坡。

 

   

     控制器振蕩器電壓斜坡

    電壓斜坡創(chuàng)建振蕩器，并且是內(nèi)部電壓比較器的輸入。該斜坡電壓與誤差放大器輸出電壓進(jìn)行比較，以根據(jù)需要改變占空比。因此，電壓斜坡在整個上升沿必須是線性的。圖 3 顯示了一種簡單且廉價的控制器與系統(tǒng)時鐘同步方法。為了使控制器同步，其自由運行頻率必須為系統(tǒng)時鐘的 85% 至 95%。

    控制器振蕩器電路（帶外部同步）
    然后，如果同步波形的幅度足夠大，控制器將鎖定系統(tǒng)時鐘。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)時鐘的上升沿。
    結(jié)論
    當(dāng)電源控制器的同步是必要的或必須小心謹(jǐn)慎以避免降低振蕩器的電壓斜坡時。如圖所示，即使同步到單個頻率，向斜坡添加同步脈沖也會導(dǎo)致性能下降。由于元件容差、控制器振蕩器跳變電壓和放電電流產(chǎn)生的變化，這種情況可能變得更加嚴(yán)重。使用 PLL，同時使用控制器振蕩器作為 VCO，可以保證斜坡電壓的完整性并消除組件容差的影響。對于更寬的頻率范圍同步，需要使用 PLL 來實現(xiàn)控制器的正確操作，而無需現(xiàn)有解決方案的成本和復(fù)雜性。