一種開關(guān)電感電源的電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明實(shí)施例公開了一種開關(guān)電感電源的電路，電壓輸入端、開關(guān)單元、電感、反饋控制單元、響應(yīng)濾波單元以及電壓輸出端，其中，所述開關(guān)單元用于將所述電壓輸入端的正極和所述電壓輸出端的負(fù)極交替地切換連接到所述電感的第一端，所述電感用于從所述電壓輸入端存取電能和向所述電壓輸出端釋放電能，所述反饋控制單元用于根據(jù)所述電壓輸出端輸出的電能控制所述開關(guān)單元切換連接的頻率，所述響應(yīng)濾波單元包括第一場效應(yīng)管，所述第一場效應(yīng)管用于在電壓輸出端的正極的輸出電壓發(fā)生跳變時(shí)濾除雜波。采用本發(fā)明，可以在開關(guān)電感電源的輸出電壓發(fā)生跳變時(shí)減小紋波和減少尖刺脈沖，提高輸出電壓的穩(wěn)定性，具有高性噪比、高電源完整性以及快速響應(yīng)等特點(diǎn)。
【專利說明】—種開關(guān)電感電源的電路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電子【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種開關(guān)電感電源的電路。

【背景技術(shù)】
[0002]開關(guān)電源是一種通過控制開關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間和關(guān)斷時(shí)間的比率來維持輸出電壓的穩(wěn)定性的電源。開關(guān)電源具有穩(wěn)壓范圍大、損耗低和結(jié)構(gòu)簡單等特點(diǎn)，因此廣泛應(yīng)用于各類的電子設(shè)備，是電子產(chǎn)品發(fā)展中不可或缺的一種電源。其中，直流開關(guān)電源的本質(zhì)是“DC (Direct Current，直流電)-DC”轉(zhuǎn)換器，可將質(zhì)量較差的原生態(tài)直流電壓(粗電)，如蓄電池的電壓，轉(zhuǎn)換為質(zhì)量較高的直流電壓(精電)，即滿足負(fù)載要求的電壓。具體實(shí)現(xiàn)過程中，粗電會(huì)先被儲(chǔ)能元件暫存后再轉(zhuǎn)換為精電，特別地，以電感作為儲(chǔ)能元件的直流開關(guān)電源稱為開關(guān)電感電源，開關(guān)電感電源常集成在芯片中。
[0003]伴隨著工藝節(jié)點(diǎn)的持續(xù)縮小，芯片的集成度越來越大，非線性元件也被集成到芯片中。這導(dǎo)致開關(guān)電感電源的輸出端產(chǎn)生噪聲，如尖刺和紋波等，直接給負(fù)載帶來負(fù)擔(dān)，如影響負(fù)載的響應(yīng)速度和加大負(fù)載的能量損耗等。為了減小噪聲，通常方法是在開關(guān)電感電源的輸出端設(shè)計(jì)濾波電容，其中，濾波電容的電容值越大，濾波能力越強(qiáng)。但是，在開關(guān)電感電源的輸出端的電壓發(fā)生跳變(即輸出電壓值在短時(shí)間發(fā)生較大變化)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生較大的噪聲，這就需要選取電容值較大的電容來完成濾波，當(dāng)濾波電容的電容值增大時(shí)，輸出電壓跳變的延時(shí)也將增大，同時(shí)制作電容的難度系數(shù)也隨之增大，可見該方式減小噪聲的能力是有限的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明實(shí)施例提供了一種開關(guān)電感電源的電路，可以實(shí)現(xiàn)在開關(guān)電感電源的輸出電壓發(fā)生跳變時(shí)減小紋波和減少尖刺脈沖，提高輸出電壓的穩(wěn)定性。
[0005]本發(fā)明實(shí)施例第一方面提供了一種開關(guān)電感電源的電路，包括電壓輸入端、開關(guān)單元、電感、反饋控制單元、響應(yīng)濾波單元以及電壓輸出端，其中:
[0006]所述開關(guān)單元的正極和負(fù)極分別與所述電壓輸入端的正極和負(fù)極相連，所述開關(guān)單元的輸出端與所述電感的第一端相連，所述電感的第二端與所述反饋控制單元的輸入端相連，所述反饋控制單元的輸出端與所述開關(guān)單元的受控端相連，所述電壓輸出端的正極分別與所述電感的第二端和所述響應(yīng)濾波單元的第一端相連，所述電壓輸出端的負(fù)極分別與所述開關(guān)單元的負(fù)極和所述響應(yīng)濾波單元的第二端相連；
[0007]所述開關(guān)單元用于將所述電壓輸入端的正極和所述電壓輸出端的負(fù)極交替地切換連接到所述電感的第一端，所述電感用于從所述電壓輸入端存取電能和向所述電壓輸出端釋放電能，所述反饋控制單元用于根據(jù)所述電壓輸出端輸出的電能控制所述開關(guān)單元切換連接的頻率，所述響應(yīng)濾波單元包括第一場效應(yīng)管，所述第一場效應(yīng)管用于在所述電壓輸出端的正極的輸出電壓發(fā)生跳變時(shí)濾除所述電壓輸出端的正極的雜波。
[0008]在第一方面的第一種可能實(shí)現(xiàn)方式中，所述電路還包括第一分壓電阻和第二分壓電阻，所述響應(yīng)濾波單元還包括第一誤差放大器，所述第一場效應(yīng)管是NMOS管，其中:
[0009]所述第一分壓電阻的第一端與所述電壓輸出端的正極相連，所述第一分壓電阻的第二端與所述第二分壓電阻的第一端相連，所述第二分壓電阻的第二端與所述電壓輸出端的負(fù)極相連，所述第一場效應(yīng)管的漏極與所述電壓輸出端的正極相連，所述第一場效應(yīng)管的源極與所述電壓輸出端的負(fù)極相連，所述第一場效應(yīng)管的柵極與所述第一誤差放大器的輸出端相連，所述第一誤差放大器的負(fù)輸入端與所述第一分壓電阻的第二端相連，所述第一誤差放大器的正輸入端接入第一參考電壓。
[0010]結(jié)合第一方面的第一種可能實(shí)現(xiàn)方式，在第二種可能實(shí)現(xiàn)方式中，當(dāng)所述電壓輸出端的正極的輸出電壓發(fā)生跳變時(shí)，所述第一誤差放大器的負(fù)輸入端的電壓和所述第一參考電壓的差值將大于預(yù)設(shè)閾值，進(jìn)而所述第一誤差放大器的輸出端輸出高電平以導(dǎo)通所述第一場效應(yīng)管，進(jìn)而所述第一場效應(yīng)管濾除所述電壓輸出端的正極的雜波。
[0011 ] 結(jié)合第一方面的可能實(shí)現(xiàn)方式，在第三種可能實(shí)現(xiàn)方式中，所述電路還包括RC濾波單元，所述RC濾波單元的第一端與所述電壓輸出端的正極相連，所述RC濾波單元的第二端與所述電壓輸出端的負(fù)極相連；
[0012]所述RC濾波單元用于濾除所述電壓輸出端的正極的雜波。
[0013]結(jié)合第一方面以及第一方面的第三種可能實(shí)現(xiàn)方式，在第四種可能實(shí)現(xiàn)方式中，所述RC濾波單元包括電容和等效電阻，其中:
[0014]所述電容的第一端與所述電壓輸出端的正極相連，所述電容的第二端與所述電壓輸出端的負(fù)極相連，所述等效電阻的第一端與所述電壓輸出端的正極相連，所述等效電阻的第二端與所述電壓輸出端的負(fù)極相連。
[0015]結(jié)合第一方面的可能實(shí)現(xiàn)方式，在第五種可能實(shí)現(xiàn)方式中，所述開關(guān)單元包括第二場效應(yīng)管和第三場效應(yīng)管，所述第二場效應(yīng)管是PMOS管，所述第三場效應(yīng)管是NMOS管，其中:
[0016]所述第二場效應(yīng)管的漏極與所述電壓輸入端的正極相連，所述第二場效應(yīng)管的源極與所述第三場效應(yīng)管的源極相連，所述第三場效應(yīng)管的漏極與所述電壓輸出端的負(fù)極相連，所述電感的第一端與所述第二場效應(yīng)管的源極相連，所述第二場效應(yīng)管的柵極和所述第三場效應(yīng)管的柵極均與所述反饋控制單元的輸出端相連；
[0017]當(dāng)所述第二場效應(yīng)管的柵極接收到所述反饋控制單元的輸出端輸出的低電平時(shí)所述第二場效應(yīng)管導(dǎo)通，當(dāng)所述第三場效應(yīng)管的柵極接收到所述反饋控制單元的輸出端輸出的高電平時(shí)所述第三場效應(yīng)管導(dǎo)通。
[0018]結(jié)合第一方面的可能實(shí)現(xiàn)方式，在第六種可能實(shí)現(xiàn)方式中，所述反饋控制單元包括采樣分析子單元、調(diào)制子單元以及驅(qū)動(dòng)子單元，其中:
[0019]所述采樣分析子單元的采樣端與所述電感的第二端相連，所述采樣分析子單元的輸出端與所述調(diào)制子單元的輸入端相連，所述調(diào)制子單元的輸出端與所述驅(qū)動(dòng)子單元的輸入端相連，所述驅(qū)動(dòng)子單元的輸出端與所述開關(guān)單元的受控端相連；
[0020]所述采樣分析子單元用于獲取所述電壓輸出端的誤差電壓或誤差電流并根據(jù)所述誤差電壓或誤差電流向所述調(diào)制子單元發(fā)送誤差信號(hào)，所述調(diào)制子單元用于根據(jù)所述誤差信號(hào)調(diào)制脈沖波并向所述驅(qū)動(dòng)子單元發(fā)送所述脈沖波，所述驅(qū)動(dòng)子單元用于根據(jù)所述脈沖波驅(qū)動(dòng)所述開關(guān)單元。
[0021]結(jié)合第一方面以及第一方面的第六種可能實(shí)現(xiàn)方式，在第七種可能實(shí)現(xiàn)方式中，所述電路還包括第一分壓電阻和第二分壓電阻，所述采樣分析子單元包括第二誤差放大器和限流電阻，其中:
[0022]所述第一分壓電阻的第一端與所述電壓輸出端的正極相連，所述第一分壓電阻的第二端與所述第二分壓電阻的第一端相連，所述第二分壓電阻的第二端與所述電壓輸出端的負(fù)極相連，所述限流電阻的第一端與所述第一分壓電阻的第二端相連，所述限流電阻的第二端與所述第二誤差放大器的負(fù)輸入端相連，所述第二誤差放大器的正輸入端接入第二參考電壓，所述第二誤差放大器的輸出端與所述調(diào)制子單元的輸入端相連。
[0023]由上可見，本發(fā)明實(shí)施例中的開關(guān)單元控制電感的充放電，電感在放電時(shí)從電壓輸出端輸出電能，反饋控制單元可通過控制開關(guān)單元來保持電壓輸出端輸出電能的穩(wěn)定性，RC濾波單元可濾除電壓輸出端輸出電壓中的雜波，進(jìn)一步地，在電壓輸出端的電壓發(fā)生跳變時(shí)，響應(yīng)濾波單元中的第一場效應(yīng)管導(dǎo)通，導(dǎo)通的第一場效應(yīng)管可減小電壓輸出端的紋波和減少電壓輸出端的尖刺脈沖。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0025]圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種開關(guān)電感電源的電路的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種反饋控制單元的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種開關(guān)電感電源的電路的原理圖；
[0028]圖4是本發(fā)明實(shí)施例提供的另一種開關(guān)電感電源的電路的原理圖。

【具體實(shí)施方式】
[0029]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0030]本發(fā)明實(shí)施例中的開關(guān)電感電源可應(yīng)用于智能手機(jī)、個(gè)人電腦、平板電腦、數(shù)字音樂播放器以及電子閱讀器等電子設(shè)備，可作為上述電子設(shè)備的直流電源。
[0031]圖1是本發(fā)明實(shí)施例中的一種開關(guān)電感電源的電路。如圖所示本實(shí)施例中的開關(guān)電感電源的電路可以包括電壓輸入端V1、開關(guān)單元110、電感120、反饋控制單元130、響應(yīng)濾波單元140以及電壓輸出端Vo，其中:
[0032]開關(guān)單元110的正極和負(fù)極分別與電壓輸入端Vi的正極和負(fù)極相連，開關(guān)單元110的輸出端與電感120的第一端相連，電感120的第二端與反饋控制單元130的輸入端相連，反饋控制單元130的輸出端與開關(guān)單元110的受控端相連，電壓輸出端Vo的正極分別與電感120的第二端和響應(yīng)濾波單元140的第一端相連，電壓輸出端Vo的負(fù)極分別與開關(guān)單元110的負(fù)極和響應(yīng)濾波單元140的第二端相連。進(jìn)一步地,請(qǐng)參閱圖2,反饋控制單元130可以進(jìn)一步包括采樣分析子單元131、調(diào)制子單元132以及驅(qū)動(dòng)子單元133，其中，采樣分析子單元131的采樣端與電感的第二端相連，采樣分析子單元131的輸出端與調(diào)制子單元132的輸入端相連，調(diào)制子單元132的輸出端與驅(qū)動(dòng)子單元133的輸入端相連，驅(qū)動(dòng)子單元133的輸出端與開關(guān)單元110的受控端相連。
[0033]開關(guān)單元110用于將電壓輸入端Vi的正極和電壓輸出端Vo的負(fù)極交替地切換連接到電感120的第一端，電感120用于從電壓輸入端Vi存取電能和向電壓輸出端Vo釋放電能，反饋控制單元130用于根據(jù)電壓輸出端Vo輸出的電能控制開關(guān)單元110切換連接的頻率，響應(yīng)濾波單元140用于在電壓輸出端Vo的正極的輸出電壓發(fā)生跳變時(shí)濾除電壓輸出端Vo的正極的雜波。進(jìn)一步地，反饋控制單元130在具體實(shí)現(xiàn)過程中，其中的采樣分析子單元131用于獲取電壓輸出端Vo輸出電能的誤差電壓或誤差電流并根據(jù)誤差電壓或誤差電流向調(diào)制子單元132發(fā)送誤差信號(hào)，其中的調(diào)制子單元132用于根據(jù)誤差信號(hào)調(diào)制脈沖波并向驅(qū)動(dòng)子單元133發(fā)送脈沖波，其中的驅(qū)動(dòng)子單元133用于根據(jù)脈沖波驅(qū)動(dòng)開關(guān)單元110。
[0034]可選地，開關(guān)電感電源的電路還可以包括RC(Resistor-Capacitor)濾波單元150，RC濾波單元150的第一端與電壓輸出端Vo的正極相連，RC濾波單元150的第二端與電壓輸出端Vo的負(fù)極相連。RC濾波單元150用于濾除電壓輸出端Vo的正極的雜波。
[0035]圖3是本發(fā)明實(shí)施例中的可選的一種開關(guān)電感電源的電路的原理圖。
[0036]作為一種可選的實(shí)施例，電壓輸入端Vi可以是蓄電池或蓄電池組；開關(guān)單元110包括第二場效應(yīng)管PMOS (Positive channel Metal Oxide Semiconductor, P溝道MOS)和第三場效應(yīng)管 NMOS (Negative channel Metal Oxide Semiconductor, N 溝道 MOS);電感 120如圖中電感L所示；反饋控制單元130中的采樣分析子單元131包括第二誤差放大器A2和限流電阻R4，調(diào)制子單元132包括PWM(Pulse Width Modulat1n，脈沖寬度寬度調(diào)制)發(fā)生器BI和振蕩器B2，驅(qū)動(dòng)子單元133包括反相器Dl和D2 ;響應(yīng)濾波單元140包括第一場效應(yīng)管NMOS和第一誤差放大器Al ；RC濾波單元150包括電容Cl和等效電阻Rl。除此之夕卜，開關(guān)電感電源的電路還包括第一分壓電阻R2和第二分壓電阻R3。
[0037]其中，第二場效應(yīng)管PMOS的漏極與電壓輸入端Vi的正極相連，第二場效應(yīng)管PMOS的源極與第三場效應(yīng)管NMOS的源極相連，第三場效應(yīng)管NMOS的漏極與電壓輸出端Vo的負(fù)極相連，電感L的第一端與第二場效應(yīng)管PMOS的源極相連,第一分壓電阻R2的第一端與電壓輸出端Vo的正極相連，第一分壓電阻R2的第二端與第二分壓電阻R3的第一端相連，第二分壓電阻R3的第二端與電壓輸出端Vo的負(fù)極相連，限流電阻R4的第一端與第一分壓電阻R2的第二端相連，限流電阻R4的第二端與第二誤差放大器A2的負(fù)輸入端相連，第二誤差放大器A2的正輸入端接入第二參考電壓Vref2，第二誤差放大器A2的輸出端與PWM發(fā)生器BI的負(fù)輸入端相連，PWM發(fā)生器BI的正輸入端與振蕩器B2的輸出端相連，PWM發(fā)生器BI的輸出端分別與反相器Dl和D2的輸入端相連，反相器Dl的輸出端與第三場效應(yīng)管NMOS相連,反相器D2的輸出端與第二場效應(yīng)管PMOS相連，電容Cl的第一端與電壓輸出端Vo的正極相連，電容Cl的第二端與電壓輸出端Vo的負(fù)極相連，等效電阻Rl的第一端與電壓輸出端Vo的正極相連，等效電阻Rl的第二端與電壓輸出端Vo的負(fù)極相連，第一場效應(yīng)管NMOS的漏極與電壓輸出端Vo的正極相連，第一場效應(yīng)管NMOS的源極與電壓輸出端Vo的負(fù)極相連，第一場效應(yīng)管NMOS的柵極與第一誤差放大器Al的輸出端相連，第一誤差放大器Al的負(fù)輸入端與第一分壓電阻R2的第二端相連,第一誤差放大器Al的正輸入端接入第一參考電壓Vrefl。
[0038]下面將結(jié)合圖3具體地說明開關(guān)電感電源的工作原理:
[0039]電壓輸入端Vi上電且電壓輸出端Vo外接負(fù)載后，開關(guān)電感電源的電路處于工作狀態(tài)。第二場效應(yīng)管NOMS和第三場效應(yīng)管PMOS兩者的柵極在接收到PWM信號(hào)的低電平時(shí)，第二場效應(yīng)管PMOS導(dǎo)通，第三場效應(yīng)管NMOS關(guān)斷，此時(shí)電壓輸入端Vi沿“Vi+—I — 3 — 5 — 6 — Vi_”的回路對(duì)電感L充電，對(duì)應(yīng)地，在接收到PWM信號(hào)的高電平時(shí)，第二場效應(yīng)管PMOS關(guān)斷，第三場效應(yīng)管PMOS導(dǎo)通，此時(shí)電感L沿“ 5 — Vo+ — Vo- — 2- — 3 ”的回路對(duì)外接負(fù)載放電。
[0040]進(jìn)一步地，回路“3-7-8-9-4”構(gòu)成反饋環(huán)，反饋環(huán)可以實(shí)現(xiàn)根據(jù)電壓輸出端Vo的輸出電壓的大小來控制PWM信號(hào)的占空比，占空比表示PWM信號(hào)中高、低電平的比例，從而可控制第二場效應(yīng)管PMOS和第三場效應(yīng)管NMOS的通、斷時(shí)間比例，進(jìn)而可控制電感L的電壓，以達(dá)到控制電壓輸出端Vo的輸出電壓的大小的目的，可初步地保證輸出電壓的穩(wěn)定性。例如:假設(shè)正常工作下，PWM信號(hào)的占空比為50%，電壓輸出端Vo的輸出電壓為24V，預(yù)先設(shè)定第二參考電壓Vref2為12V，那么，若電壓輸出端Vo的輸出電壓變?yōu)?0V，采樣電壓Vfb將變?yōu)?5V，顯然Vfb大于Vref2，(Vfb_Vref2)即為誤差電壓，第二誤差比較器A2輸出誤差信號(hào)Vc, Vc為誤差電壓的放大值,進(jìn)而PWM發(fā)生器BI可根據(jù)Vc和振蕩器輸出的鋸齒波Ramp調(diào)制出占空比大于50 %的PWM信號(hào)，如60 %，PWM發(fā)生器調(diào)制PWM信號(hào)的原理為現(xiàn)有技術(shù)，這里不再贅述，占空比增加后，第二場效應(yīng)管PMOS的導(dǎo)通時(shí)間減短，第三場效應(yīng)管NMOS的導(dǎo)通時(shí)間增長，電感L的充電時(shí)間減少，進(jìn)而電壓輸出端Vo的輸出電壓下降，直至調(diào)節(jié)至24V。
[0041]另外，電容Cl和等效電阻R可構(gòu)成簡單的RC濾波網(wǎng)絡(luò)，濾除電壓輸出端Vo夾雜的交流電，即雜波。
[0042]需要指出的是，第一，上述反饋環(huán)(即反饋控制單元130)雖然可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定電壓輸出端Vo的輸出電壓的作用，但整個(gè)反饋過程延時(shí)較長，不能快速響應(yīng)，第二，上述RC濾波網(wǎng)絡(luò)(即RC濾波單元150)中的Cl的電容值越大，濾波能力越強(qiáng)，但輸出電壓跳變的延時(shí)也將增大，同時(shí)制作電容的難度系數(shù)也隨之增大。由此可見，僅包含反饋控制單元130和RC濾波單元150的開關(guān)電感電源并不完善。因而，開關(guān)電感電源還包括了響應(yīng)濾波單元140，具體地，當(dāng)電壓輸出端Vo的輸出電壓發(fā)生跳變(即輸出電壓值在短時(shí)間發(fā)生較大變化)時(shí),第一場效應(yīng)管NMOS導(dǎo)通，并通過“5 — 10 — 11— 2 —3”的回路快速響應(yīng)，從而減小了紋波和減少了尖刺脈沖，提高了電源完整性。例如:假設(shè)正常工作下，電壓輸出端Vo的輸出電壓為24V，設(shè)定的第一參考電壓Vrefl為14V，此時(shí)采樣電壓Vfb也為14V，(Vfb-Vrefl)小于預(yù)設(shè)閾值，第一誤差放大器Al輸出電壓不足以導(dǎo)通第一場效應(yīng)管NM0S,當(dāng)電壓輸出端Vo突然產(chǎn)生36V的尖刺脈沖時(shí)，采樣電壓Vfb變?yōu)?8V，(Vfb-Vrefl)大于預(yù)設(shè)閾值，(Vfb-Vrefl)經(jīng)放大后從第一誤差放大器Al輸出，進(jìn)而導(dǎo)通第一場效應(yīng)管NMOS。
[0043]圖4是本發(fā)明實(shí)施例中的可選的另一種開關(guān)電感電源的電路的原理圖。圖4和圖3中的電路大部分相同，區(qū)別在于反饋控制單元130。
[0044]作為一種可選的實(shí)施例，反饋控制單元130中的采樣分析子單元131包括第三誤差放大器A3、比較器A4以及功率放大器A5，調(diào)制子單元132包括PWM發(fā)生器BI和振蕩器B2，驅(qū)動(dòng)子單元133包括反相器Dl和D2。
[0045]其中，第三誤差放大器A3的負(fù)輸入端與第一分壓電阻R2的第二端相連，第三誤差放大器A3的正輸入端接入第三參考電壓Vref3，第三誤差放大器A3的輸出端與比較器A4的負(fù)輸入端相連，比較器A4的正輸入端與功率放大器A5的輸出端相連,功率放大器A5的輸入端與米樣電阻R5的第一端相連,米樣電阻R5的第二端與電感L的第一端相連，比較器A4的輸出端與PWM發(fā)生器BI的負(fù)輸入端相連。
[0046]同理，圖4和圖3的工作原理也類似，圖3中的反饋控制單元130根據(jù)電壓輸出端Vo的輸出電壓的大小來調(diào)節(jié)PWM信號(hào)的占空比，而圖3中的反饋控制單元130根據(jù)電壓輸出端Vo的輸出電流(可理解為流過電感L的電流)的大小來調(diào)節(jié)PWM信號(hào)的占空比。具體地，下面將結(jié)合圖4說明反饋控制單元130的工作原理:
[0047]電壓輸入端Vi上電且電壓輸出端Vo外接負(fù)載后，開關(guān)電感電源的電路處于工作狀態(tài)?；芈贰?-7-8-9-4”構(gòu)成反饋環(huán)，反饋環(huán)可以實(shí)現(xiàn)根據(jù)流過電感L的電流的大小來控制PWM信號(hào)的占空比，從而可控制第二場效應(yīng)管PMOS和第三場效應(yīng)管NMOS的通、斷時(shí)間比例，進(jìn)而可控制電感L的電壓，以達(dá)到控制電壓輸出端Vo的輸出電壓的大小的目的，可初步地保證輸出電壓的穩(wěn)定性。具體地，當(dāng)電壓輸出端Vo的電壓改變時(shí)，由于負(fù)載的電阻一般不會(huì)改變，故電壓輸出端Vo的輸出電流改變，進(jìn)而流過電感L的電流改變，流過采樣電阻R5的電流改變(即產(chǎn)生誤差電流)，米樣電阻R5的壓降改變,從而放大器A5的輸出電壓改變，比較器A4根據(jù)放大器A5的輸出電壓和Vc輸出誤差信號(hào),進(jìn)而PWM發(fā)生器BI輸出的PWM信號(hào)改變，第二場效應(yīng)管PMOS和第三場效應(yīng)管NMOS的導(dǎo)通時(shí)間分別改變，從而控制電壓輸出端Vo的輸出電壓的大小。
[0048]本發(fā)明實(shí)施例中的開關(guān)單元控制電感的充放電，電感在放電時(shí)從電壓輸出端輸出電能，反饋控制單元可通過控制開關(guān)單元來保持電壓輸出端輸出電能的穩(wěn)定性，RC濾波單元可濾除電壓輸出端輸出電壓中的雜波，進(jìn)一步地，在電壓輸出端的電壓發(fā)生跳變時(shí)，響應(yīng)濾波單元中的第一場效應(yīng)管導(dǎo)通，導(dǎo)通的第一場效應(yīng)管可減小電壓輸出端的紋波和減少電壓輸出端的尖刺脈沖。
[0049]以上對(duì)本發(fā)明實(shí)施例所提供的開關(guān)電感電源的電路進(jìn)行了詳細(xì)介紹，本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時(shí)，對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在【具體實(shí)施方式】及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
【權(quán)利要求】
1.一種開關(guān)電感電源的電路，其特征在于，所述電路包括電壓輸入端、開關(guān)單元、電感、反饋控制單元、響應(yīng)濾波單元以及電壓輸出端，其中: 所述開關(guān)單元的正極和負(fù)極分別與所述電壓輸入端的正極和負(fù)極相連，所述開關(guān)單元的輸出端與所述電感的第一端相連，所述電感的第二端與所述反饋控制單元的輸入端相連，所述反饋控制單元的輸出端與所述開關(guān)單元的受控端相連，所述電壓輸出端的正極分別與所述電感的第二端和所述響應(yīng)濾波單元的第一端相連，所述電壓輸出端的負(fù)極分別與所述開關(guān)單元的負(fù)極和所述響應(yīng)濾波單元的第二端相連； 所述開關(guān)單元用于將所述電壓輸入端的正極和所述電壓輸出端的負(fù)極交替地切換連接到所述電感的第一端，所述電感用于從所述電壓輸入端存取電能和向所述電壓輸出端釋放電能，所述反饋控制單元用于根據(jù)所述電壓輸出端輸出的電能控制所述開關(guān)單元切換連接的頻率，所述響應(yīng)濾波單元包括第一場效應(yīng)管，所述第一場效應(yīng)管用于在所述電壓輸出端的正極的輸出電壓發(fā)生跳變時(shí)濾除所述電壓輸出端的正極的雜波。
2.如權(quán)利要求1所述的開關(guān)電感電源的電路，其特征在于，所述電路還包括第一分壓電阻和第二分壓電阻，所述響應(yīng)濾波單元還包括第一誤差放大器，所述第一場效應(yīng)管是NMOS (Negative channel Metal Oxide Semiconductor, N 溝道 MOS)管，其中: 所述第一分壓電阻的第一端與所述電壓輸出端的正極相連，所述第一分壓電阻的第二端與所述第二分壓電阻的第一端相連，所述第二分壓電阻的第二端與所述電壓輸出端的負(fù)極相連，所述第一場效應(yīng)管的漏極與所述電壓輸出端的正極相連，所述第一場效應(yīng)管的源極與所述電壓輸出端的 負(fù)極相連，所述第一場效應(yīng)管的柵極與所述第一誤差放大器的輸出端相連，所述第一誤差放大器的負(fù)輸入端與所述第一分壓電阻的第二端相連，所述第一誤差放大器的正輸入端接入第一參考電壓。
3.如權(quán)利要求2所述的開關(guān)電感電源的電路，其特征在于，當(dāng)所述電壓輸出端的正極的輸出電壓發(fā)生跳變時(shí)，所述第一誤差放大器的負(fù)輸入端的電壓和所述第一參考電壓的差值將大于預(yù)設(shè)閾值，進(jìn)而所述第一誤差放大器的輸出端輸出高電平以導(dǎo)通所述第一場效應(yīng)管，進(jìn)而所述第一場效應(yīng)管濾除所述電壓輸出端的正極的雜波。
4.如權(quán)利要求1所述的開關(guān)電感電源的電路，其特征在于，所述電路還包括RC(Resistor-Capacitor)濾波單元,所述RC濾波單元的第一端與所述電壓輸出端的正極相連，所述RC濾波單元的第二端與所述電壓輸出端的負(fù)極相連； 所述RC濾波單元用于濾除所述電壓輸出端的正極的雜波。
5.如權(quán)利要求4所述的開關(guān)電感電源的電路，其特征在于，所述RC濾波單元包括電容和等效電阻，其中: 所述電容的第一端與所述電壓輸出端的正極相連，所述電容的第二端與所述電壓輸出端的負(fù)極相連，所述等效電阻的第一端與所述電壓輸出端的正極相連，所述等效電阻的第二端與所述電壓輸出端的負(fù)極相連。
6.如權(quán)利要求1所述的開關(guān)電感電源的電路，其特征在于，所述開關(guān)單元包括第二場效應(yīng)管和第三場效應(yīng)管，所述第二場效應(yīng)管是PMOS (Positive channel Metal OxideSemiconductor, P溝道MOS)管，所述第三場效應(yīng)管是NMOS管，其中: 所述第二場效應(yīng)管的漏極與所述電壓輸入端的正極相連，所述第二場效應(yīng)管的源極與所述第三場效應(yīng)管的源極相連，所述第三場效應(yīng)管的漏極與所述電壓輸出端的負(fù)極相連，所述電感的第一端與所述第二場效應(yīng)管的源極相連，所述第二場效應(yīng)管的柵極和所述第三場效應(yīng)管的柵極均與所述反饋控制單元的輸出端相連； 當(dāng)所述第二場效應(yīng)管的柵極接收到所述反饋控制單元的輸出端輸出的低電平時(shí)所述第二場效應(yīng)管導(dǎo)通，當(dāng)所述第三場效應(yīng)管的柵極接收到所述反饋控制單元的輸出端輸出的高電平時(shí)所述第三場效應(yīng)管導(dǎo)通。
7.如權(quán)利要求1所述的開關(guān)電感電源的電路，其特征在于，所述反饋控制單元包括采樣分析子單元、調(diào)制子單元以及驅(qū)動(dòng)子單元，其中: 所述采樣分析子單元的采樣端與所述電感的第二端相連，所述采樣分析子單元的輸出端與所述調(diào)制子單元的輸入端相連，所述調(diào)制子單元的輸出端與所述驅(qū)動(dòng)子單元的輸入端相連，所述驅(qū)動(dòng)子單元的輸出端與所述開關(guān)單元的受控端相連； 所述采樣分析子單元用于獲取所述電壓輸出端的誤差電壓或誤差電流并根據(jù)所述誤差電壓或誤差電流向所述調(diào)制子單元發(fā)送誤差信號(hào)，所述調(diào)制子單元用于根據(jù)所述誤差信號(hào)調(diào)制脈沖波并向所述驅(qū)動(dòng)子單元發(fā)送所述脈沖波，所述驅(qū)動(dòng)子單元用于根據(jù)所述脈沖波驅(qū)動(dòng)所述開關(guān)單元。
8.如權(quán)利要求7所述的開關(guān)電感電源的電路，其特征在于，所述電路還包括第一分壓電阻和第二分壓電阻，所述采樣分析子單元包括第二誤差放大器和限流電阻，其中: 所述第一分壓電阻的第一端與所述電壓輸出端的正極相連，所述第一分壓電阻的第二端與所述第二分壓電阻的第一端相連，所述第二分壓電阻的第二端與所述電壓輸出端的負(fù)極相連，所述限流電 阻的第一端與所述第一分壓電阻的第二端相連，所述限流電阻的第二端與所述第二誤差放大器的負(fù)輸入端相連，所述第二誤差放大器的正輸入端接入第二參考電壓，所述第二誤差放大器的輸出端與所述調(diào)制子單元的輸入端相連。
9.如權(quán)利要求7所述的開關(guān)電感電源的電路，其特征在于，所述電路還包括第一分壓電阻、第二分壓電阻以及采樣電阻，所述采樣分析子單元包括第三誤差放大器、功率放大器以及比較器，其中: 所述第一分壓電阻的第一端與所述電壓輸出端的正極相連，所述第一分壓電阻的第二端與所述第二分壓電阻的第一端相連，所述第二分壓電阻的第二端與所述電壓輸出端的負(fù)極相連，所述第三誤差放大器的負(fù)輸入端與所述第一分壓電阻的第二端相連，所述第三誤差放大器的正輸入端接入第三參考電壓，所述第三誤差放大器的輸出端與所述比較器的負(fù)輸入端相連，所述比較器的正輸入端與所述功率放大器的輸出端相連，所述功率放大器的輸入端與所述采樣電阻的第一端相連，所述采樣電阻的第二端與所述電感的第一端相連，所述比較器的輸出端與所述調(diào)制子單元的輸入端相連。
10.如權(quán)利要求7所述的開關(guān)電感電源的電路，其特征在于，所述調(diào)制子單元包括PWM(Pulse Width Modulat1n，脈沖寬度寬度調(diào)制)發(fā)生器和振蕩器，其中: 所述PWM發(fā)生器的負(fù)輸入端與所述采樣分析子單元的輸出端相連，所述PWM發(fā)生器的正輸入端與所述振蕩器的輸出端相連，所述PWM發(fā)生器的輸出端與所述驅(qū)動(dòng)子單元的輸入端相連； 所述振蕩器用于向所述PWM發(fā)生器的正輸入端輸入鋸齒波。
11.如權(quán)利要求7所述的開關(guān)電感電源的電路，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)子單元包括至少一個(gè)反相器，所述反相器的輸入端與所述調(diào)制子單元的輸出端相連，所述反相器的輸出端與所述開關(guān)單元的受控端相連。
12.如權(quán) 利要求1-11任一項(xiàng)所述的開關(guān)電感電源的電路，其特征在于，所述電壓輸入端是蓄電池。
【文檔編號(hào)】H02M1/14GK104079169SQ201410288814
【公開日】2014年10月1日 申請(qǐng)日期:2014年6月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月24日
【發(fā)明者】唐樣洋, 張臣雄, 王新入 申請(qǐng)人:華為技術(shù)有限公司