直流电压转换器是电路中不可或缺的一部分，如功率放大器、嵌入式晶片等，使用脉冲宽度调变方式（PWM；Pulse-Width Modulation）的高效率往往是省电的最佳选择。但如果负载是对频率敏感的无线电路时，例如射频的功率放大器（RF PA），直流电压转换器的频率响应则需小心设计，避免电磁干扰（EMI）影响主要的无线电路，当然，可以在直流电压转换器的后端及无线电路的前端挂载一个低通滤波器，但为了做出一个好的低通滤波器，其被动元件组成的体积及面积对于要求微小化的无线电路是不可负担的。图一是直流电压转换器应用于射频电路的示意图。

《图一 直流电压转换器应用于射频电路》

利用随机切换方式降低频率响应

为了避免脉冲宽度调变直流电压转换器在提供无线电路电压及电流时，将本身调变频率也传递过去，利用展频（Spread Spectrum）的方式将本身调变频率能量减小，如此可使传送讯号的电磁干扰降低，以符合无线电路对于电磁干扰的规格。

这里将介绍五个降低直流电压转换器调变频率响应的展频演算法，前四种为随机方式，最后一种为跳频（FH；Frequency Hopping）：

《图二 随机切换方式的波形图》

(A)随机脉冲准位调变

如图二(a)所示，随机准位调变为每个脉冲的延迟时间不同以达到随机的效果，此电路的实现方式较其他随机切换方式简单，仅需要在产生脉冲上缘的电路前端衔接一制造随机延迟时间的电路即可。

(B)随机脉冲宽度调变

如图二(b)所示，随机脉冲宽度调变是在固定的频率下，使每个脉冲宽度不同，由于脉冲宽度调变方式的输出电压是输入电压乘上工作周期比例，公式为

(公式一) Vout=S×Vin

其中Vin是输入电压，就是未稳压过的电压，Vout是输出电压，也就是稳压过后的电压，D指的是工作周期比例。

当脉冲宽度改变时，工作周期比例也在改变，所以平均的脉冲宽度需和原本的脉冲宽度相同，才能确保保持在相同的工作周期比例，以稳定输出电压。实现方式可以在产生脉冲下缘的电路衔接一制造随机延迟时间的电路，原则上是此延迟时间以原本的脉冲宽度为中心向两旁变大或变小。

(C)随机频率并固定工作周期比例

如图二(c)所示，此方式是将原先的主频以打散能量的方式做展频的动作，固定工作周期比例可稳定输出电压。实现方式可以在电路中负责产生固定频率的区块改成可产生随机频率的区块。

(D)随机频率并随机工作周期比例

如图二(d)所示，此方式是融合了(B)和(C)的概念，利用不同的周期和固定脉冲宽度可以得到随机频率及随机工作周期比例。实现方式可以利用一个产生固定脉冲的电路和一个可控制周期的电路结合，和(B)一样需注意平均的工作周期比例需和原本的工作周期比例相同，原则上是让可控制周期的电路在输出周期的偏移量是以原本的周期为中心，向两旁变小或变大。

(E)跳频

此架构不作随机的变化，而是作整数组的频率跳动，在预先选取的整数个频率作切换，以两频率跳动为例，由第一个频率跳至第二个频率，再跳回第一个频率，利用此两频率工作时间相等，相较于单一频率的工作时间，两频率的工作时间为减半，则在频谱上的频率强度可降低6dB，在图二(e)中，由周期一的频率操作一段时间后，跳成周期二的频率操作相同时间后再跳回周期一。

将以上所提的切换方式整理成表一，可以更了解每个方式的概念。

比较一般和以上五种展频方法的优劣

《图三 切换式直流电压转换器电路图》

模拟环境如图三所示，这里采用开回路的方式测试，Digital Code为控制电晶体Mp、Mn的讯号，输出滤波器的电感LO采用1μH，电容CO采用10μF，负载电流IO选择450mA。输入电压Vin为5V，输出电压Vout为2.5V。

结语

为了降低脉冲宽度调变方式电压转换器造成的电磁干扰，而且不增加外部被动元件的面积，此篇介绍了五种展频的方式，其中有四种随机切换的方式。随机切换方式和所选的随机范围有关，范围越大可以降低更多的调变频率能量，但暂态响应会越杂乱，考量频率和时域的响应，这四种中最好的是随机频率并随机工作周期比例。而第五种为跳频的方式，在越多的频率跳动，可以降低更多的调变频率能量，且暂态响应则接近一般的脉冲宽度调变方式很稳定，而实现方式却很简单。