[实用新型]一种直流转直流开关电源

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种DC-DC开关电源。 

背景技术

开关电源通常用于数字电路或是对LDO供电。瞬态响应和噪声对于数字电路和LDO的影响是不容忽视的。需要尽可能减小开关电源中的噪声，以及提高其瞬态响应速度。

具体如图1展示的是现有技术中的可调节输出的DC-DC开关电源电路的简化框图。输出电压V_OUT等于基准电压与运算放大器直流闭环增益的乘积：

VOUT=Vref×(1+R1R3)]]>

其中是误差放大器的直流闭环增益。

在本电路中，运算放大器噪声V_AN和基准电压噪声V_RN放大相同的倍数，使输出噪声与设定的输出电压成比例增加。这使得输出电压上的噪声比参考电压高但小于2倍，输出噪声适度增加，但在敏感应用中哪怕这种适度增加都有可能无法接受。

另外，R1和R3构成的衰减网络衰减了瞬变的高频负载能量，导致瞬态负载响应性能降低。对于数字应用电路来说，系统从休眠到运行状态的切换，会导致电流瞬态变化。开关电源的瞬态性能会严重影响电路的稳定性。

开关电源的主要噪声源是开关切换引起的开关噪声。当然，内部基准电压和运算放大器噪声也不可忽略。当今的器件工作时内部偏置电流低于1μA，可实现高达20μA的静态电流。这些小电流需要使用高达几百MΩ的偏置电阻，使得运算放大器和基准电压电路放大器带来更多的噪声。图1中的开关电源采 用电阻分压器设置输出电压，对于理想电阻来说，直流闭环增益，与交流闭环增益相同，等于噪声增益。

可见当应用在某些敏感电路中，现有的开关电源电路尚无法满足低噪声、快速瞬态响应的要求。

实用新型内容

本实用新型的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种改进的开关电源电路。

本实用新型采用的技术方案是这样的：包括输入端、开关管、储能元件及控制单元；输入端用于与直流电源连接；输入端通过开关管、储能元件与输出端连接；控制单元用于控制开关管周期性的导通与断开；

其中，控制单元包括反馈网络、基准电压电源、运算放大器及PWM信号发生器；所述反馈网络用于采集反应输出端输出电压大小的反馈信号；运算放大器的第一输入端接入所述反馈信号，运算放大器的第二输入端接入所述基准电压电源；运算放大器的输出端与PWM信号发生器连接，PWM信号发生器用于根据运算放大器输出的信号输出一定占空比的PWM信号以驱动开关管的导通与关闭；

所述反馈网络为RC反馈网络。 

进一步，所述反馈网络包括第一电阻、第二电阻、第三电阻及电容；所述第一电阻的一端与所述输出端连接，第一电阻的另一端与第三电阻的一端连接，第三电阻的另一端接地；第一电阻与第三电阻的公共端与所述运算放大器的反相输入端连接；第二电阻与电容串联后再与所述第一电阻并联。

进一步，所述控制单元用于当运算放大器输出信号减小时提高PWM信号的占空比。

进一步，所述运算放大器的反相输入端接入所述反馈信号，运算放大器的正相输入端接入所述基准电压电源。

进一步，所述PWM信号发生器包括比较器，所述比较器的正相输入端接入一锯齿波信号，所述比较器的反相输入端与所述运算放大器的输出端连接。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

1.由于在反馈网络中增加了电容，使得开关电源的交流闭环增益大大减小，从而降低了电路中的交流噪声，改善了电源抑制比。

2.第一电阻、第二电阻和电容执行补偿环路的前馈功能，放大了负载瞬态的高频分量，提高了开关电源对负载瞬态高频分量的敏感度及响应速度。

附图说明

图1为现有的开关电源电路原理图。

图2为本实用新型中的开关电源电路原理图。

图3为本实用新型开关电源的开环增益、直流闭环增益及交流闭环增益对比图。