盘点下在CST仿真过程中用到过的激励信号

频率抖动技术是一种降低开关电源电磁干扰（EMI）的有效方法，通过周期性变化开关频率分散谐波能量。它适用于高频数字电路，通过“频谱搬移”降低EMI发射能量，并移至EMI发射裕量较大的频段。模拟显示，抖频信号的EMI测试曲线高频段幅值低且平滑，易于满足工程裕量要求。因此，频率抖动技术对提高开关电源工作可靠性具有重要意义。由于采用脉宽调制(PWM)控制方式的开关电源的开关频率不断提高，使其高频开关波形中的大量谐波成分通过传输线和空间电磁场向外传播，从而造成了不可忽视的传导和辐射干扰问题。随着通讯及控制技术的发展，各种高频数字电路对开关电源电磁兼容性(EMC)的要求更加严格，如何减小电磁干扰(EMI)成为开关电源设计中的一个难点。与常用的抗干扰技术相比，频率抖动技术(Frequency Jitter)是一种从分散谐波干扰能量着手解决EMI问题的新方法。频率抖动技术是一种通过改善控制技术来优化性能的新方法,该方法首先在高频数字电路中开始使用，现在已被集成开关电源芯片所采用而大量应用于小功率开关电源产品中，从而为抑制开关电源的电磁干扰提供了一种新的思路。频率抖动技术是指开关电源的工作频率并非固定不变，而是周期性地变化来减小电磁干扰的一种方法。以下以TOPGX功率集成芯片为例，结合电磁干扰的产生机理和测量方法来说明频率抖动技术的工作原理及作用。从字面上来理解也就是开关频率在一定范围内进行波动，也就是说是在一定范围内的变频，在工程上，将这种能够有效降低开关电源EMI的技术称之为抖频又称之为展频。这个技术是用来做什么的呢？简单来说，就是为了降低电源电路的电磁干扰，以提高开关电源的工作可靠性。常使用降低EMI的方式有：（1）从硬件方向：滤波，减小寄生参数等。（2）从软件的方向：调制策略，软件滤波等。具体来说：一般在EMI测试结果中可以发现，开关电源在开关时刻通常容易超过EMI限值,而在其它频率点上却往往具有较大的裕量。因此人们又从另一角度开发新的 EMI技术：如何通过各种方式降低开关时刻的EMI发射能量，将对应的能量移到具有 EMI 发射裕量的那些频段上去(称为“频谱搬移”)。与传统的抑制电磁干扰的措施较难消除。从下图频谱图可以看出，通过谐波分析可以得到，谐波集中在开关频率及其倍频处，在开关频率及其倍频处（conventional clock）频谱中谐波幅值已经超过一般限制（regulatory limit），无法达到生产以及使用标准，抖频技术就是使开关频率在固定频率的附近波动（conventional clock），从而将固定频率（conventional clock）谐波的幅值拉低，扩展到波动范围的频谱中，从而让谐波噪声满足一般标准（改变频率不改变能量，能量从一个个离散的频率点分布到了一个连续的区间，从而拉低了固定单点频率（conventional clock）的幅值）。下图是开关电源常使用的频率线性变化范围，为固定频率2.2MHz的+/-10%，这个范围也是抖频中常使用的范围。用CST来看下抖频技术为什么可以降低EMI，使用本人写的脚本生成抖频信号如果有对这个脚本感兴趣的可以私信我我们对比下抖频信号和固定方波信号驱动MOSFET的Vds信号频谱，简单的进行傅里叶变换。送色是抖频信号，绿色是PWM信号。总结一般来说，采用抖频技术时，由于将离散的频谱分布在一定的频带内,从而使得频谱在一些频段内趋于连续,所以EMI测试曲线在高频段幅值低并且变得光滑,从而辐射即使要求6dB的工程裕量也很容易通过，从上面 EMI传导辐射测试曲线比较中可以明显看出，采用抖频技术减小 EMI的效果很明显。来源：CST电磁兼容性仿真