开关电源自问世以来，以其体积小、损耗小、效率高(一般可达80％以上)等优点，在电源领域得到了快速的发展，其应用范围也越来越广泛，开关电源技术已经成为电源领域中的主流技术。但应用在通信、仪器仪表等设备中时，开关电源的开关脉冲及其谐波与寄生振荡带来的电磁干扰(EMI)，使得系统中的某些性能或指标有不同程度的下降。如何减小开关电源对系统中其它设备及外界的电磁干扰，一直是电源设计中不可回避的问题。通常情况下，根据传播路径的不同，开关电源产生的电磁干扰可以分为传导干扰和辐射干扰两大类，传导干扰沿电源的输入、输出线传播；而辐射干扰属于射频干扰，以空间辐射为主。针对传导干扰和辐射干扰的不同特点，抑制EMI的传统做法分别是采用滤波和屏蔽技术。只要设计合理，这两种措施的效果是比较明显的。但是，在有些场合中，却很难满足设计要求。目前，又出现一种降低开关电源EMI的新技术——扩频调制技术。扩频调制技术原本是应用于无线通信领域中的一种新技术，但将其应用于开关电源(或DC/DC转换器)的设计中，能显著地降低开关电源的EMI，提高开关电源的电磁兼容(EMC)性能。
　　本文介绍美国凌特(Linear Technology)公司采用扩频调制技术和伪随机噪声技术设计的多相扩频振荡器LTC6902的原理，并将其应用于开关电源中，以提高开关电源的EMC性能。
1 LTC6902的性能特点及引脚功能
　　LTC6902是一款使用方便的低功耗、多相扩频振荡器，它能提供两路到四路相位不同的输出信号；其振荡频率可以通过一个外部电阻(R_SET)进行设定，频率范围为5kHz～20MHz；它还提供一种可供选用的扩频调制(即Spread Spectrum Frequency Modulation—SSFM)工作模式，SSFM也由一个外部电阻(R_MOD)进行控制。其主要的性能及特点如下：
　　(1)可编程的2相、3相或4相输出；
　　(2)频率范围为5kHz～20MHz，由外部电阻R_SET设置，最大频率误差≤2%；
　　(3)扩频调制的频率扩展" title="频率扩展">频率扩展度为0～100%，由外部电阻R_MOD设置；
　　(4)启动时间短，约为50μs～1.5ms之间；
　　(5)单电源供电：2.7V～5.5V；典型耗电400μA(V⁺= 3V，f_OUT=1MHz时)
　　(6) 温度稳定性达± 40ppm/℃；
　　(7) 采用10脚的MSOP封装形式。
　　由于LTC6902具有以上性能及特点，通常用于为开关电源控制芯片或开关稳压器" title="开关稳压器">开关稳压器(如SG1525A系列、LT3430等)提供参考时钟，最适合于为分布式电源系统中的四个开关稳压器提供同步时钟信号，也可以用于便携式电池供电设备或作为开关电容滤波器的时钟。
　　LTC6902的各引脚功能说明见表1。

2 LTC6902芯片的工作原理
　　LTC6902主要由主振荡器、分频" title="分频">分频比可编程的分频器、固定分频比为3200的分频器、伪随机二进制序列(PRBS)产生器、D/A转换器以及一个放大器、一个跟随器和一个镜像电流源组成，如图1所示。

　　LTC6902的主振荡器频率f受两个因素的控制：一是“V⁺”和“SET”两只引脚间的电压差(V⁺-V_SET)，二是流入主振荡器的电流I_M。而且符合以下关系式 ：
　　
　　以上两式中，各变量的意义分别是：V_SET为“SET”引脚对地的直流电压，ISET为流过频率编程电阻R_SET的电流；I_MOD为流过扩频编程电阻R_MOD的电流。
2.1 定频应用
　　定频应用指不使用扩频功能，只将LTC6902作为普通可编程定频振荡器使用。此时，芯片的9脚(“MOD”引脚)接地，I_MOD 为零，I_M=ISET 成立。

　　显然，此时主振荡器的振荡频率只受外部编程电阻R_SET的控制，其频率范围为100kHz～20MHz。
　　主振荡器的输出经过可编程分频器N次分频后，送往多相选择输出电路，分频比N的值由“DIV”脚的电压确定。在多相选择输出电路中，根据“PH”脚的编程电压确定给外电路提供2相、3相还是4相的方波(或矩形波)信号。同时，还根据输出的相数对信号进行M次分频：2相输出时，M=1；3相和4相输出时，M分别等于3和4。这样，最终从引脚OUT1～OUT4输出脉冲的频率为：
　　
2.2 扩频应用
　　扩频(SSFM)应用时，振荡器的频率受一个伪随机噪声(PRN)信号调制，振荡频率在一个较宽的范围内变化，从而把振荡器的能量扩展到一个宽频带内，这种扩展作用降低了电磁辐射(EMI)的峰值水平，提高了电磁兼容性能。
　　频率扩展的幅度由外部电阻R_MOD以及“V⁺”和“MOD”两只引脚间的电压差(V⁺ -V_MOD)决定。V_MOD是个动态信号，它由一个以V_SET为参考的相乘型D/A转换器产生，D/A转换器的输入是7位并行的伪随机二进制序列(PRBS)，该序列码与(·V_SET)相乘后得到V_MOD，V_MOD以伪随机噪声的规律变化。电压差(V⁺ -V_MOD)的最小值是0V，最大值为·(V⁺-V_SET)。(V⁺-V_MOD)最小时，I_MOD=0，I_M=ISET，主振荡器振荡频率最高，即为由R_SET设定的频率f(见式(4))；(V⁺-V_MOD)最大时，I_MOD=0.2ISET，I_M=0.8ISET, 主振荡器振荡频率最低(为f的80%)。
　　根据V_MOD与V_SET的关系，R_SET与R_MOD的比值决定频率扩展的幅度。频率扩展度的定义如下：
　　
　　PRBS 码由一个带线性反馈的9位移位寄存器产生，每512(2⁹)个移位时钟周期重复一次。移位寄存器的后7位输出到D/A转换器用于生成V_MOD电压，输出波形包括128(2⁷)个离散的台阶，每改变一个移位时钟周期就变化一个台阶。移位寄存器的时钟由主振荡器的输出经3200次分频后得到。这样，伪随机序列每隔(512×3200/f)秒就重复一次。经PRBS调制后的波形与伪随机噪声类似。
　　频率扩展度越高，则EMI降低越大。因此，实际应用时，尽可能选取更高的振荡频率，并将FS值取得较大，其可用范围约为5%～80%。实践证明FS在10%～40%范围内取值时，综合效果最佳。