一種電源系統(tǒng)及具有該電源系統(tǒng)的電子設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及電力電子技術(shù)領(lǐng)域，特別設(shè)及一種電源系統(tǒng)及具有該電源系統(tǒng)的電子 設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002] 電源設(shè)計是電子系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。隨著無線電技術(shù)的迅猛發(fā)展，無論是通信
技術(shù)領(lǐng)域還是無線電測試測量等其他一些相關(guān)領(lǐng)域，都對電源系統(tǒng)的電源抑制比、噪聲等 指標(biāo)提出了越來越苛刻的要求。任何通過外部電源線引入到系統(tǒng)的不需要的信號W及電源 系統(tǒng)自身的噪聲，都可能成為無線電系統(tǒng)不穩(wěn)定W及產(chǎn)生干擾的潛在因素。為了適應(yīng)不斷 提高的系統(tǒng)要求，無線電系統(tǒng)中的電源作為外部電源和系統(tǒng)供電之間的轉(zhuǎn)換與隔離，必須 在電源抑制比（PowerSupplyRejectionRatio,簡稱PSRR)、噪聲等方面表現(xiàn)得更加優(yōu)秀。
[0003] 對于一般的電源系統(tǒng)而言，首先，需要一個電壓相對較高的外電源輸入。同時，為 了提高電源供電效率，需要先利用DC-DC開關(guān)變換器將該個外電壓變換到略高于系統(tǒng)實際 需要的電壓，再通過低壓差線性穩(wěn)壓器（low化opoutregulator,簡稱LD0)進行濾波、降噪 處理。按照傳統(tǒng)方法，常常采用單片集成線性穩(wěn)壓器。該樣雖然可W節(jié)約設(shè)計成本與設(shè)計 空間，但是當(dāng)電源要求較高時會產(chǎn)生一些問題。
[0004] 單片集成線性穩(wěn)壓器中的基準(zhǔn)電壓源的輸出電壓低于輸入電壓，通常只有IV左 右，而系統(tǒng)需要的電壓通常在5V、3.3V、1.8V。該就需要引入反饋網(wǎng)絡(luò)（片內(nèi)或者片外）提 高穩(wěn)壓器的閉環(huán)直流增益。該就導(dǎo)致在放大參考電壓的同時放大了帯隙基準(zhǔn)源的噪聲電 壓，而且增大了運算放大器的噪聲增益，使電源輸出噪聲惡化，影響了對電源噪聲敏感的器 件的性能。
[0005] 單片集成線性穩(wěn)壓器設(shè)及到環(huán)路穩(wěn)定性、噪聲性能、瞬態(tài)相應(yīng)、最大輸出電流、電 源抑制比等諸多指標(biāo)。一般通用性的穩(wěn)壓器巧片往往在該些指標(biāo)之間進行折中，尤其是在 輸出電壓、帶負載能力與輸出電壓噪聲、電源抑制比之間，設(shè)計需要做指標(biāo)權(quán)衡，所W無法 很好滿足高性能電路系統(tǒng)的特殊要求。而一些在某一個或幾個指標(biāo)上表現(xiàn)突出的穩(wěn)壓器巧 片又無法根據(jù)實際的電磁環(huán)境、電路環(huán)境對相關(guān)指標(biāo)的頻率響應(yīng)特性進行進一步優(yōu)化，使 之更加符合實際需求。所W，在指標(biāo)條件比較苛刻時，很難選到符合條件的巧片。或者，在 調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)電源問題，卻無法對電源本身進行適當(dāng)調(diào)整。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 鑒于上述問題，提出了本發(fā)明W便克服上述問題或者至少部分地解決上述問題， 本發(fā)明的技術(shù)方案是該樣實現(xiàn)的：
[0007] -方面，本發(fā)明提供了一種電源系統(tǒng)，包括；包括；DC-DC開關(guān)變換器、基準(zhǔn)電壓 源、運算放大器、功率調(diào)整管、電阻反饋網(wǎng)絡(luò)、反饋環(huán)路二、輸入RC網(wǎng)絡(luò)；
[0008] 所述DC-DC開關(guān)變換器為所述運算放大器、所述功率調(diào)整管提供電壓，為所述基 準(zhǔn)電壓源供電得到一個基準(zhǔn)電壓，所述基準(zhǔn)電壓通過所述輸入RC網(wǎng)絡(luò)作為所述運算放大 器的參考電壓；所述電阻反饋網(wǎng)絡(luò)對輸出電壓進行采樣，將所述采集到的信號結(jié)果反饋到 所述運算放大器，所述運算放大器將所述采集到的信號結(jié)果與所述參考電壓進行比較的差 值通過放大后輸入到所述功率調(diào)整管；所述反饋環(huán)路二作為所述運算放大器的負反饋環(huán)路 補償環(huán)路零極點。
[0009] 優(yōu)選地，所述DC-DC開關(guān)變換器包括：降壓變換器或者升壓變換器。
[0010] 優(yōu)選地，所述升壓變換器工作采用斷續(xù)模式。
[0011] 優(yōu)選地，所述DC-DC開關(guān)變換器開關(guān)頻率應(yīng)在500化ZW上。
[0012] 優(yōu)選地，所述基準(zhǔn)電壓源采用帶隙結(jié)構(gòu)。
[0013] 優(yōu)選地，所述運算放大器采用高開環(huán)增益、高電源抑制比、低噪聲輸出的運算放大 器。
[0014] 優(yōu)選地，所述功率調(diào)整管采用高增益、大電流、單PM0S管或者PNP管。
[0015] 優(yōu)選地，所述電阻反饋網(wǎng)絡(luò)包括；第一電阻R1、第二電阻R2、第一電容C1 ;
[0016] 所述第一電阻R1與所述第一電容C1并聯(lián)連接，所述并聯(lián)連接一端分別與所述運 算放大器正向輸入端，所述第二電阻R2-端，所述并聯(lián)連接另一端接所述功率調(diào)整管的輸 出電壓端；
[0017] 所述第二電阻R2另一端接地。
[001引優(yōu)選地，所述輸入RC網(wǎng)絡(luò)包括：第S電阻R3、第四電阻R4、第二電容C2 ;
[0019] 所述第=電阻R3 -端分別接所述第四電阻R4 -端、所述第二電容C2 -端，所述 運算放大器負向輸入端；所述第=電阻R3另一端接所述基準(zhǔn)電壓源一端；
[0020] 所述第四電阻R4另一端接地；
[0021] 所述第二電容C2另一端接地。
[0022] 本發(fā)明提供了一種電子設(shè)備，包括；如上任一一項所述電源系統(tǒng)。
[0023] 本發(fā)明的技術(shù)方案通過DC-DC開關(guān)變換器為運算放大器、功率調(diào)整管提供電壓， 為基準(zhǔn)電壓源供電得到一個基準(zhǔn)電壓，基準(zhǔn)電壓通過輸入RC網(wǎng)絡(luò)作為運算放大器的參考 電壓；電阻反饋網(wǎng)絡(luò)對輸出電壓進行采樣，將采集到的信號結(jié)果反饋到運算放大器，運算放 大器將采集到的信號結(jié)果與參考電壓進行比較的差值通過放大后輸入到功率調(diào)整管；反饋 環(huán)路二作為運算放大器的負反饋環(huán)路補償環(huán)路零極點。本發(fā)明使用分立器件，使設(shè)計更加 靈活，實現(xiàn)高電源抑制比、低噪聲的供電系統(tǒng)的設(shè)計，抑制了外電源的紋波與噪聲，增加了 電子系統(tǒng)內(nèi)外電源的隔離度，提高了系統(tǒng)的抗干擾能力。
【附圖說明】
[0024]圖1為本發(fā)明實施例提供的一種電源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025] 圖2為本發(fā)明實施例提供的一種電源系統(tǒng)電路圖；
[0026] 圖3為本發(fā)明實施例提供的一種電子設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027] 圖4(a)為本發(fā)明實施例提供的一種電源系統(tǒng)帶反饋環(huán)路二的開環(huán)增益相位曲線 圖；
[0028] 圖4(b)為本發(fā)明實施例提供的一種電源系統(tǒng)不帶反饋環(huán)路二的開環(huán)增益相位曲 線圖；
[0029] 圖5為本發(fā)明實施例提供的一種電源系統(tǒng)的穩(wěn)壓器閉環(huán)增益曲線圖；
[0030] 圖6為本發(fā)明實施例提供的一種電源系統(tǒng)的不同運放帶寬下的電源抑制比圖；
[0031] 圖7為本發(fā)明實施例提供的一種電源系統(tǒng)的功率調(diào)整管輸入端的電源抑制比圖；
[0032] 圖8為本發(fā)明實施例提供的一種電源系統(tǒng)的輸入RC網(wǎng)絡(luò)對等效輸出噪聲密度譜 的優(yōu)化圖。
【具體實施方式】
[0033] 為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實施方 式作進一步地詳細描述。
[0034] 如圖1為所示為本發(fā)明實施例提供的一種電源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；該電源系統(tǒng)包 括；DC-DC開關(guān)變換器、基準(zhǔn)電壓源、運算放大器、功率調(diào)整管、電阻反饋網(wǎng)絡(luò)、反饋環(huán)路二、 輸入RC網(wǎng)絡(luò)；
[0035] 所述DC-DC開關(guān)變換器為所述運算放大器、所述功率調(diào)整管提供電壓，為所述基 準(zhǔn)電壓源供電得到一個基準(zhǔn)電壓，所述基準(zhǔn)電壓通過所述輸入RC網(wǎng)絡(luò)作為所述運算放大 器的參考電壓；所述電阻反饋網(wǎng)絡(luò)對輸出電壓進行采樣，將所述采集到的信號結(jié)果反饋到 所述運算放大器，所述運算放大器將所述采集到的信號結(jié)果與所述參考電壓進行比較的差 值通過放大后輸入到所述功率調(diào)整管；所述反饋環(huán)路二作為所述運算放大器的負反饋環(huán)路 補償環(huán)路零極點。
[0036] 需要說明的是，所述DC-DC開關(guān)變換器包括：降壓變換器或者升壓變換器；所述升 壓變換器工作采用斷續(xù)模式；所述DC-DC開關(guān)變換器開關(guān)頻率應(yīng)在500化ZW上。
[0037] 還需要說明的是，所述基準(zhǔn)電壓源采用帶隙結(jié)構(gòu)。
[0038] 還需要說明的是，所述運算放大器采用高開環(huán)增益、高電源抑制比、低噪聲輸出的 運算放大器。
[0039] 還需要說明的是，所述功率調(diào)整管采用高增益、大電流、單PM0S管或者PNP管。
[0040] 基于W上實施例，如圖2所示，為本發(fā)明實施例提供的一種電源系統(tǒng)電路圖；該電 路包括；DC-DC開關(guān)變換器1、基準(zhǔn)電壓源2、運算放大器3、功率調(diào)整管4、電阻反饋網(wǎng)絡(luò)5、 反饋環(huán)路二6、輸入RC網(wǎng)絡(luò)7;
[0041] 其中，所述電阻反饋網(wǎng)絡(luò)5包括；第一電阻R1、第二電阻R2、第一電容C1 ;
[0042] 所述第一電阻R1與所述第一電容C1并聯(lián)連接，所述并聯(lián)連接一端分別與所述運 算放大器正向輸入端，所述第二電阻R2-端，所述并聯(lián)連接另一端接所述功率調(diào)整管的輸 出電壓端；
[0043] 所述第二電阻R2另一端接地。
[0044] 所述輸入RC網(wǎng)絡(luò)7包括；第S電阻R3、第四電阻R4、第二電容C2;
[0045] 所述第=電阻R3 -端分別接所述第四電阻R4 -端、所述第二電容C2 -端，所述 運算放大器負向輸入端；所述第=電阻R3另一端接所述基準(zhǔn)電壓源一端；
[0046] 所述第四電阻R4另一端接地；
[0047] 所述第二電容C2另一端接地。
[004引基于W上電路，對本發(fā)明工作原理進行詳細說明；
[0049] 本發(fā)明實施提供的電源系統(tǒng)能夠在保證輸出電流大于1AW上的同時，保證電源 PSRR和電壓噪聲不惡化，使用分立器件，使設(shè)計更加靈活，同時可W根據(jù)電子系統(tǒng)的實際需 求，在傳統(tǒng)電源系統(tǒng)框架的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)高PSRR、低噪聲的供電系統(tǒng)的設(shè)計，抑制了外電源 的紋波與噪聲，增加了電子系統(tǒng)內(nèi)外電源的隔離度，提高了系統(tǒng)的抗干擾能力。本發(fā)明實施 例具體實現(xiàn)過程如下：
[0050] 首先，為了提高電源的供電效率，需要根據(jù)輸出電壓的大小向功率調(diào)整管提供一 個略高于輸出電壓的饋電電壓源。該個電壓可W通過DC-DC開關(guān)變換器1得到，整個電源 的效率計算由式1給出。其中表示DC-DC開關(guān)變換器1的效率，Vi。表示DC-DC開關(guān) 變換器向功率調(diào)整管4提供的饋電電壓。
[0051]
[0052] 電路采用負反饋結(jié)構(gòu)，DC-DC開關(guān)變換器1給所述基準(zhǔn)電壓源2供電得到一個基 準(zhǔn)電壓，該基準(zhǔn)電壓通過所述輸入RC網(wǎng)絡(luò)7作為運算放大器3的參考電壓；所述電阻反饋 網(wǎng)絡(luò)5對輸出電壓進行采樣，將結(jié)果反饋到所述運算放大器3與參考電壓進行比較，兩者的 差值通過所述運算放大器3放大后輸入到功率調(diào)整管4。此時，功率調(diào)整管4相當(dāng)于一個受 控電流源。功率調(diào)整管4兩端的電壓W及輸出電流將隨著運算放大器3輸出電壓的變化而 變化，從而達到輸出電壓穩(wěn)定的目的。負反饋條件下的閉環(huán)環(huán)路增益由式2給出，其中G為 運算放大器3和功率調(diào)整管4的增益乘積。
[0053]
[0054]根據(jù)負反饋原理，在深度負反饋條件下，G0趨于+ -，電路的直流閉環(huán)增益僅和 反饋鏈路有關(guān)，輸入輸出關(guān)系由式3給出。
[00巧]
[0056]根據(jù)負反饋理論，輸入輸出之間的的誤差傳遞函數(shù)由式4給出，其