[实用新型]一种数字DC-DC开关电源电路

说明书

技术领域

本实用新型属于电子技术领域，具体涉及一种数字DC-DC开关电源电路。

背景技术

开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源，开关电源一般由脉冲宽度调制（PWM）控制IC和MOSFET构成。随着电力电子技术的发展和创新，使得开关电源技术也在不断地创新。目前，开关电源以小型化和高效率的特点被广泛应用到几乎所有的电子设备，是当今电子信息产业飞速发展不可缺少的一种电源。

DC-DC开关电源和线性电源相比，开关电源具有很多优点：由于功率晶体管工作在开关状态，所以其功率损耗小，效率大大提高；另外采用铁氧体高频变压器，使电源的重量和体积都大大减少，成本更低等。一些专用电源芯片如TL494、UC3842的出现，也使开关电源的设计更为简单，同时性能可靠。

DC-DC开关电源的离散时间建模已经有很长的研究历史,首先从研究取样时间对信号的影响开始，由于脉冲宽度调节器在小信号模型和标准的模拟信号控制中已经讨论过。到研究离散信号模型对电路的控制,包括使用计算机辅助建模与仿真技术设计的各种模拟控制技术，基于离散时间模型和连续时间小信号开关电源已经出现,现在的研究热点集中于实现高频DC-DC电源的离散信号控制。即，直接从离散信号的buck传输函数设计离散时间的补偿器来实现输出的稳定，图1显示了离散时间控制的补偿器的闭环电路，包括buck-converter，A/D转换器，以及脉冲宽度调节器，本文的设计方法是直接从降压转换器的Z域模型出发，然后根据离散时间传输函数直接得出补偿器的离散时间传输函数，即，直接型数字设计。设计的结果符合现在电路的要求。

发明内容

本实用新型针对现有DC-DC电源设计技术的不足，提出了一种数字DC-DC开关电源电路。

一种数字DC-DC开关电源电路，包括电源模块U1、电感、分压电阻、电容、运算放大器U2、数字补偿器U4、A/D转换模块U3、比较器U6和计数器U5；所述的电源模块型号为Si4724；

所述的电源模块U1的Sync脚与5V电源输出端相连，D1脚接1.8V电压，S1脚与电感L的一端连接，电感L的另一端与电容C的一端、分压电阻R1的一端连接并作为电源输出端口，电容C的另一端与电源模块S2脚、D2脚连接并接地，分压电阻R1的另一端与运算放大器U2的正向输入端连接；运算放大器U2的反向输入端接0.48V电压，输出端与A/D转换模块U3的输入端Vin连接， 8位输出脚B1-B8与数字补偿器U4的8位输入引脚A1-A8连接，数字补偿器U4的8位输出引脚C1-C8与比较器U6的8位输入引脚F1-F8连接，计数器U5的8位输出引脚D1-D8与比较器U6的8位输入引脚E1-E8连接, 计数器U5的U/D脚接时钟信号，比较器U6的Duty脚与电源模块U1的Vin脚连接，A/D转换模块U3的GND脚、计数器U5的GND脚、数字补偿器U4的GND脚和比较器U6的GND脚接地。

本实用新型的有益效果：本实用新型可以只改变补偿器的设计而得到不同的电源的输出性能，缩短了设计周期，使电源具有通用性和可重复性的特点。而且，记忆体存储减小了电源的体积和重量。

附图说明

图1为本实用新型的电路图。

具体实施方式

如图1所示，一种数字DC-DC开关电源电路，包括电源模块U1、电感、分压电阻、电容、运算放大器U2、数字补偿器U4、A/D转换模块U3、比较器U6和计数器U5；所述的电源模块型号为Si4724；

所述的电源模块U1的Sync脚与5V电源输出端相连，D1脚接1.8V电压，S1脚与电感L的一端连接，电感L的另一端与电容C的一端、分压电阻R1的一端连接并作为电源输出端口，电容C的另一端与电源模块S2脚、D2脚连接并接地，分压电阻R1的另一端与运算放大器U2的正向输入端连接；运算放大器U2的反向输入端接0.48V电压，输出端与A/D转换模块U3的输入端Vin连接， 8位输出脚B1-B8与数字补偿器U4的8位输入引脚A1-A8连接，数字补偿器U4的8位输出引脚C1-C8与比较器U6的8位输入引脚F1-F8连接，计数器U5的8位输出引脚D1-D8与比较器U6的8位输入引脚E1-E8连接, 计数器U5的U/D脚接时钟信号，比较器U6的Duty脚与电源模块U1的Vin脚连接，A/D转换模块U3的GND脚、计数器U5的GND脚、数字补偿器U4的GND脚和比较器U6的GND脚接地。

本实用新型的工作过程，首先电源模块的输出端口S1连接到电感L经过滤波整流之后，作为输出电压，在电感L之后连接分压电阻为运算放大器提供输入电压，这个电压和参考电压Vref一起在运算放大器中进行运算，运算放大器的输出端口连接到ADC的输入端口Vin，在ADC中进行模数转换之后，输出8位元信号B1-B8，连接到数字补偿器的8位元输入端口A-D,这个信号经过补偿器的运算之后，输出C1-C8，连接到比较器的F1-F8输入端口，与此同时，计数器的输出D1-D8也连接到比较器的E1-E8，两组输入信号在比较器中运算后，输出Duty信号，这个信号连接到电源转换模块的Vin，实现对降压转换模块的调节，实现电路的稳定输出。