專利名稱：Buck變換器電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電子產(chǎn)品技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種BUCK變換器電路。
背景技術(shù)：
在計(jì)算機(jī)、通訊、工業(yè)控制、儀器儀表、醫(yī)療設(shè)備等領(lǐng)域，應(yīng)用BUCK變換器電路設(shè)計(jì)的從高壓直流變換到低壓直流的開關(guān)電源的應(yīng)用已經(jīng)非常廣泛。尤其在現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，多相、多路同步BUCK變換器電路得以廣泛應(yīng)用。在多路低壓大電流的同步BUCK變換器電路設(shè)計(jì)中，如何提高電源的動態(tài)負(fù)載特性，同時(shí)降低直流輸出的噪聲和紋波是設(shè)計(jì)的難點(diǎn)。為了降低噪聲和紋波，在電壓型或電流型的BUCK變換器電路的輸出端通常會串聯(lián)LC濾波器。實(shí)踐證明輸出端串聯(lián)的LC濾波器的傳輸特性會插入到電源系統(tǒng)的反饋環(huán)中，從而影響電源系統(tǒng)的穩(wěn)定。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的主要目的在于提供一種BUCK變換器電路，旨在提高電路的動態(tài)特性，同時(shí)降低輸出紋波及噪聲。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供一種BUCK變換器電路，該BUCK變換器電路包括:直流電源，用于提供電源電壓；BUCK電路，用于降低所述直流電源的電壓；LC濾波器，用于將所述BUCK電路降壓后的電壓進(jìn)行濾波，并輸出至負(fù)載；反饋采樣補(bǔ)償電路，用于對所述BUCK電路的輸出電壓和LC濾波器的輸出電壓進(jìn)行采樣和反饋補(bǔ)償；控制電路，用于根據(jù)所述反饋采樣補(bǔ)償電路的采樣電壓調(diào)整所述BUCK電路輸出電壓。優(yōu)選地,所述BUCK電路包括第一場效應(yīng)管、第二場效應(yīng)管、第一電感和第一電容；其中第一場效應(yīng)管的漏極與所述直流電源的正極連接，柵極與所述控制電路連接，源極與所述第二場效應(yīng)管的漏極連接；所述第二場效應(yīng)管的柵極與所述控制電路連接，源極與所述直流電源的負(fù)極連接；所述第一電感的一端與所述第一場效應(yīng)管的源極連接，另一端通過所述第一電容與所述直流電源的負(fù)極連接。優(yōu)選地，所述BUCK電路還包括第一電阻和第二電容，其中第一電阻的一端與所述第一場效應(yīng)管的源極連接，另一端通過所述第二電容與所述直流電源的負(fù)極連接。優(yōu)選地，所述LC濾波器包括第二電感和第三電容，其中第二電感的一端連接至所述第一電感與所述第三電容連接的一端，另一端通過第三電容與所述直流電源的負(fù)極連接。優(yōu)選地，所述反饋采樣補(bǔ)償電路包括第二電阻、第三電阻、第四電阻、第五電阻、第四電容、第五電容和第六電容；所述控制電路包括PWM控制電路，該P(yáng)WM控制電路包括誤差放大器；其中第二電阻的一端與所述直流電源的負(fù)極連接，另一端與所述控制電路的反饋端連接，并分別通過第三電阻與所述第二電感和第三電容相連的一端連接、通過依次連接的第四電容和第四電阻與所述第二電感的另一端連接、通過第五電容與所述誤差放大器連接、通過依次連接的第六電容和第五電阻與所述誤差放大器連接。優(yōu)選地，所述控制電路包括一脈寬調(diào)制控制器，該脈寬調(diào)制控制器包括與所述第一場效應(yīng)管的柵極連接的第一脈寬調(diào)制信號輸出端和與所述第二場效應(yīng)管的柵極連接的第二脈寬調(diào)制信號輸出端。本實(shí)用新型通過由上述第四電阻和第四電容構(gòu)成快速反饋回路，由第三電阻和第二電阻構(gòu)成慢速反饋回路；同時(shí)由第四電阻、第四電容、第五電容、第六電容和第五電阻構(gòu)成快速反饋補(bǔ)償電路，由第三電阻、第五電容、第六電容和第五電阻構(gòu)成慢速反饋補(bǔ)償電路。此外將快速反饋回路的采樣點(diǎn)設(shè)置于BUCK電路的輸出端和LC濾波器的輸入端之間，因此BUCK電路輸出的紋波和快速動態(tài)負(fù)載變化信號可以經(jīng)快速補(bǔ)償回路至BUCK控制器；快速反饋補(bǔ)償電路具有較寬的帶寬，較低的低頻增益和較高的高頻增益。將慢速反饋回路的采樣點(diǎn)設(shè)置于BUCK電路所串連的LC濾波器之后的輸出端，由于BUCK電路輸出的紋波和快速動態(tài)負(fù)載變化信號經(jīng)LC濾波器濾波之后變?yōu)檩^為穩(wěn)定的直流，該直流信號可以經(jīng)慢速反饋回路至BUCK控制器；慢速反饋補(bǔ)償電路具有較窄的帶寬，較高的低頻增益和較低的高頻增益。因此本實(shí)用新型提供的BUCK變換器電路可同時(shí)具備較快的動態(tài)負(fù)載響應(yīng)速度和較低的紋波及噪聲，而且具有較高的穩(wěn)壓精度和充足的相位裕量及增益裕量。

圖1為本實(shí)用新型BUCK變換器電路較佳實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型BUCK變換器電路較佳實(shí)施例的電路圖。本實(shí)用新型目的的實(shí)現(xiàn)、功能特點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn)將結(jié)合實(shí)施例，參照附圖做進(jìn)一步說明。
具體實(shí)施方式
應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。結(jié)合參照圖1和圖2，圖1為本實(shí)用新型BUCK變換器電路較佳實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為本實(shí)用新型BUCK變換器電路較佳實(shí)施例的電路圖。本實(shí)施例提供的BUCK變換器電路包括:直流電源10，用于提供電源電壓；BUCK電路20，用于降低直流電源10的電壓；LC濾波器30，用于將BUCK電路20降壓后的電壓進(jìn)行濾波，并輸出至負(fù)載R ;反饋采樣補(bǔ)償電路40，用于對BUCK電路20的輸出電壓和LC濾波器30的輸出電壓進(jìn)行采樣和反饋補(bǔ)償；控制電路50，用于根據(jù)反饋采樣補(bǔ)償電路40的采樣電壓調(diào)整BUCK電路20輸出電壓。本實(shí)施例中，上述BUCK電路20包括第一場效應(yīng)管Ql、第二場效應(yīng)管Q2、第一電感LI和第一電容Cl ;其中第一場效應(yīng)管Ql的漏極與直流電源10的正極連接，柵極與控制電路50連接，源極與第二場效應(yīng)管Q2的漏極連接；第二場效應(yīng)管Q2的柵極與控制電路50連接，源極與直流電源10的負(fù)極連接；第一電感LI的一端與第一場效應(yīng)管Ql的源極連接，另一端通過第一電容Cl與直流電源10的負(fù)極連接。工作時(shí)，當(dāng)上述第一場效應(yīng)管Ql導(dǎo)通時(shí)，第二場效應(yīng)管Q2截止，從而使得直流電源V2直接加載至第一電感LI上，對該第一電感LI進(jìn)行充電，并為負(fù)載R提供供電電壓；當(dāng)?shù)谝粓鲂?yīng)管Ql截止時(shí)，第二場效應(yīng)管Q2導(dǎo)通，此時(shí)，電感LI上所儲存的電能通過該第二場效應(yīng)管Q2放電，并為負(fù)載R提供供電電壓。應(yīng)當(dāng)說明的是，可通過調(diào)節(jié)第一場效應(yīng)管Ql和第二場效應(yīng)管Q2的導(dǎo)通和截止的時(shí)間，從而調(diào)整BUCK電路20輸出的電壓。具體地，上述BUCK電路20還包括第一電阻Rl和第二電容C2，其中第一電阻Rl的一端與第一場效應(yīng)管Ql的源極連接，另一端通過第二電容C2與直流電源V2的負(fù)極連接。上述第一電阻Rl和第二電容C2組成緩沖電路，由于設(shè)置了緩沖電路，在第一場效應(yīng)管Ql導(dǎo)通瞬間和截止的瞬間，可對電路起緩沖作用，從而提高了電路的穩(wěn)定性。上述LC濾波器30包括第二電感L2和第三電容C3，其中第二電感L2的一端連接至第一電感LI與第三電容C3連接的一端，另一端通過第三電容C3與直流電源10的負(fù)極連接。上述反饋采樣補(bǔ)償電路40包括第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4、第五電阻R5、第四電容(34、第五電容C5和第六電容C6 ;其中第二電阻R2的一端與直流電源10的負(fù)極連接，另一端與控制電路50的反饋端連接，并分別通過第三電阻R3與第二電感L2和第三電容R3相連的一端連接、通過依次連接的第四電容C4和第四電阻R4與第二電感L2的另一端連接、通過第五電容C5與控制電路50的內(nèi)部誤差輸出端連接、通過依次連接的第六電容C6和第五電阻R5與內(nèi)部誤差輸出端連接。上述控制電路50包括一脈寬調(diào)制控制器Ul，該脈寬調(diào)制控制器Ul包括與第一場效應(yīng)管Ql的柵極連接的第一脈寬調(diào)制信號輸出端CLP和與第二場效應(yīng)管的柵極連接的第二脈寬調(diào)制信號輸出端CLN。上述反饋端為脈寬調(diào)制控制器Ul的IN腳，上述內(nèi)部誤差輸出端為脈寬調(diào)制控制器Ul的COMP腳。本實(shí)施例中，上述BUCK電路20輸出電壓的紋波和快速動態(tài)負(fù)載變化信號可通過第四電阻R4和第四電容C4組成超前補(bǔ)償回路反饋至脈寬調(diào)制控制器Ul的IN腳。若BUCK變換器電路的工作頻率Fw，則該Fw高于BUCK變換器電路控制輸出增益為OdB時(shí)的穿越頻率Fb的頻段為高頻段，低于LI和C2所構(gòu)成的幾點(diǎn)Fpl的頻段為低頻段。因此由第四電阻R4、第四電容C4、第五電容C5、第六電容C6和第五電阻R5組成的快速反饋補(bǔ)償電路具有較寬的帶寬、較低的低頻增益和較高的高頻增益。上述BUCK電路20輸出電壓的紋波和快速動態(tài)負(fù)載變化信號通過LC濾波器30濾波后得到較為穩(wěn)定的直流電壓信號。該直流電壓信號通過第三電阻R3構(gòu)成的補(bǔ)償回路反饋至脈寬調(diào)制控制器Ul的IN腳。若BUCK變換器電路的工作頻率Fw，則該Fw高于BUCK變換器電路控制輸出增益為OdB時(shí)的穿越頻率Fb的頻段為高頻段，低于LI和C2所構(gòu)成的幾點(diǎn)Fpl的頻段為低頻段。因此由第三電阻R3、第五電容C5、第六電容C6和第五電阻R5組成的慢速反饋補(bǔ)償電路具有較窄的帶寬、較高的低頻增益和較低的高頻增益。綜上所述，本實(shí)用新型提供的BUCK變換器電路具有較快的動態(tài)負(fù)載響應(yīng)速度和較低的紋波噪聲，同時(shí)保證了電路具有較高的穩(wěn)壓精度和充足的相位裕量及增益裕量。[0036]本實(shí)用新型通過由上述第四電阻R4和第四電容C4構(gòu)成快速反饋回路401，由第三電阻R3和第二電阻R2構(gòu)成慢速反饋回路402;同時(shí)由第四電阻R4、第四電容C4、第五電容C5、第六電容C6和第五電阻R5構(gòu)成快速反饋補(bǔ)償電路，由第三電阻R3、第五電容C5、第六電容C6和第五電阻R5構(gòu)成慢速反饋補(bǔ)償電路。此外將快速反饋回路401的采樣點(diǎn)設(shè)置于BUCK電路20的輸出端和LC濾波器30的輸入端之間，由于BUCK電路40輸出的紋波和快速動態(tài)負(fù)載變化信號可以經(jīng)快速補(bǔ)償回路401至BUCK控制器；因此使得快速反饋補(bǔ)償電路具有較寬的帶寬，較低的低頻增益和較高的高頻增益。將慢速反饋回路402的采樣點(diǎn)設(shè)置于BUCK電路20所串連的LC濾波器30之后的輸出端，由于BUCK電路20輸出的紋波和快速動態(tài)負(fù)載變化信號經(jīng)LC濾波器30濾波之后變?yōu)檩^為穩(wěn)定的直流，該直流信號可以經(jīng)慢速反饋回路402至BUCK控制器；因此使得慢速反饋補(bǔ)償電路具有較窄的帶寬，較高的低頻增益和較低的高頻增益。因此本實(shí)用新型提供的BUCK變換器電路可同時(shí)具備較快的動態(tài)負(fù)載響應(yīng)速度和較低的紋波及噪聲，而且具有較高的穩(wěn)壓精度和充足的相位裕量及增益裕量。應(yīng)當(dāng)說明的是，上述BUCK控制器為控制電路50的一部分。以上僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，并非因此限制本實(shí)用新型的專利范圍，凡是利用本實(shí)用新型說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本實(shí)用新型的專利保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種BUCK變換器電路，其特征在于，包括: 直流電源，用于提供電源電壓； BUCK電路，用于降低所述直流電源的電壓； LC濾波器，用于將所述BUCK電路降壓后的電壓進(jìn)行濾波，并輸出至負(fù)載； 反饋采樣補(bǔ)償電路，用于對所述BUCK電路的輸出電壓和LC濾波器的輸出電壓進(jìn)行采樣和反饋補(bǔ)償； 控制電路，用于根據(jù)所述反饋采樣補(bǔ)償電路的采樣電壓調(diào)整所述BUCK電路輸出電壓。
2.如權(quán)利要求1所述的BUCK變換器電路，其特征在于，所述BUCK電路包括第一場效應(yīng)管、第二場效應(yīng)管、第一電感和第一電容；其中第一場效應(yīng)管的漏極與所述直流電源的正極連接，柵極與所述控制電路連接，源極與所述第二場效應(yīng)管的漏極連接；所述第二場效應(yīng)管的柵極與所述控制電路連接，源極與所述直流電源的負(fù)極連接；所述第一電感的一端與所述第一場效應(yīng)管的源極連接，另一端通過所述第一電容與所述直流電源的負(fù)極連接。
3.如權(quán)利要求2所述的BUCK變換器電路，其特征在于，所述BUCK電路還包括第一電阻和第二電容，其中第一電阻的一端與所述第一場效應(yīng)管的源極連接，另一端通過所述第二電容與所述直流電源的負(fù)極連接。
4.如權(quán)利要求2所述的BUCK變換器電路，其特征在于，所述LC濾波器包括第二電感和第三電容，其中第二電感的一端連接至所述第一電感與所述第三電容連接的一端，另一端通過第三電容與所述直流電源的負(fù)極連接。
5.如權(quán)利要求4所述的BUCK變換器電路，其特征在于，所述反饋采樣補(bǔ)償電路包括第二電阻、第三電阻、第四電阻、第五電阻、第四電容、第五電容和第六電容；所述控制電路包括PWM控制電路，該P(yáng)WM控制電路包括誤差放大器；其中第二電阻的一端與所述直流電源的負(fù)極連接，另一端與所述控制電路的反饋端連接，并分別通過第三電阻與所述第二電感和第三電容相連的一端連接、通過依次連接的第四電容和第四電阻與所述第二電感的另一端連接、通過第五電容與所述誤差放大器連接、通過依次連接的第六電容和第五電阻與所述誤差放大器連接。
6.如權(quán)利要求2所述的BUCK變換器電路，其特征在于，所述控制電路包括一脈寬調(diào)制控制器，該脈寬調(diào)制控制器包括與所述第一場效應(yīng)管的柵極連接的第一脈寬調(diào)制信號輸出端和與所述第二場效應(yīng)管的柵極連接的第二脈寬調(diào)制信號輸出端。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種BUCK變換器電路，該BUCK變換器電路包括直流電源，用于提供電源電壓；BUCK電路，用于降低所述直流電源的電壓；LC濾波器，用于將所述BUCK電路降壓后的電壓進(jìn)行濾波，并輸出至負(fù)載；反饋采樣補(bǔ)償電路，用于對所述BUCK電路的輸出電壓和LC濾波器的輸出電壓進(jìn)行采樣和反饋補(bǔ)償；控制電路，用于根據(jù)所述反饋采樣補(bǔ)償電路的采樣電壓調(diào)整所述BUCK電路輸出電壓。本實(shí)用新型提高了電路的穩(wěn)定性和動態(tài)特性，同時(shí)降低了輸出紋波及噪聲。
文檔編號H02M1/14GK202978686SQ201220609640
公開日2013年6月5日 申請日期2012年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月16日
發(fā)明者段衛(wèi)垠, 汪本強(qiáng), 趙軍 申請人:深圳市航嘉馳源電氣股份有限公司