[实用新型]一种可编程电压转换速率限制器的低噪声降压开关稳压器

说明书

技术领域：

本发明涉及一种开关稳压器电路。更特别地，本发明涉及降压直流到直流（DC到DC）开关变换器电路（也被称为“降压开关稳压器”），相比以前已知的降压开关稳压器，提供了低噪声和可编程的限制压转换速率的功能。

背景技术：

图1说明了一个已知的降压开关稳压器，从一个不受限的正电源电压输入电压（例如，电池）提供了一个预定的恒定输出电压V_out用于驱动一个负载R_L，虽然只是作为一个电阻，也可以是一个便携式通信设备或计算机。降压开关稳压器10包括受控电流源12，晶体管14和16，二极管18，电感20，电容器22，和控制电路24。控制电路24产生控制信号V_r,在所期望的频率范围控制开和关，通常在100-300千赫兹。

降压开关稳压器10的操作如下：在一个开关周期的开始，控制信号的V_r变高，使受控电流源12导向电流I₁，并使晶体管14导通。晶体管14的集电极驱动晶体管16的基极，使晶体管16导通。一旦晶体管16导通，晶体管16的发射极电流便以较高的正向电流转换率迅速增加。随着电流的回转，在电感输入节点V_SW电压便以一个高的正电压转换速率约V_IN迅速增加。二极管18是截止的，一个V_IN-V_OUT的电压V_L加在电感器20上，将开关电压脉冲转变成电感电流I_L。电感器20和电容器22构成一个低通滤波器来消除开关频率及其谐波分量的输出电压V_OUT。

控制电路24监视输出电压V_OUT并且提供控制信号，通过改变晶体管16的开关时间调节输出电压V_R（即改变降压开关稳压器的占空比，是在一个周期里打开的时间占周期的百分比）。特别的，当V_R是低电平，受控电流源12关闭，使晶体管14和16截止。由于晶体管16截止，电感的输入节点电压V_SW以一个高的负电压转换速率迅速下降至近似于地电势。随着电压回转，晶体管的16的发射极电流以一个较高的负电流转换率迅速下降。此外，V_L变为-V_OUT，二极管18导通，并产生了电感电流I_L，和电感输入节点V_SW保持在近似为地电势，直到下一个周期的控制信号。

因此，在每个开关周期中，电感输入节点V_SW开关约在V_IN和地之间。为了减少瞬时功率损耗和晶体管16的自加热还有开关转换过程中得到整体效益最大化，正、负电流和晶体管16电压转换速率较高。然而快速的转换率也会产生电磁干扰（EMI），通常被称为“噪音”以传导和辐射干扰的形式存在。

一些降压稳压器的应用程序都需要噪音低、效率高，如数据采集系统和通信系统。虽然线性稳压器能满足这些应用的噪声要求，可是线性稳压器不能提供所需的效率。传统的降压开关稳压器可满足这样的应用程序的效率要求，但不能满足低噪声的要求。因此，需要提供降压开关稳压器电路，提供高效率，但有限的电压和电流转换率还有低噪声应用。

发明内容：

综上所述，本发明的目的是:提供高效率、可限制的电压和电流转换速率和低噪声应用的降压开关稳压器电路。

本发明的技术解决方案：

在这个发明以及本发明的其他对象中，降压开关稳压器电路包括电压转换速率限制电路和电流的转换速率限制电路。可以实现降压开关稳压器的转换速率限制电路使用电流编程控制或占空比控制。

对比专利文献：CN2282698Y区间控制型开关稳压器96204039.8，CN201352323Y一种高效同步整流降压型稳压器200920130174.4

附图说明：

从下面的详细描述在图纸中可以更清楚地理解上述的目的以及本发明的特征，相同的参考数字表示的是相同的结构：

图1是一个已知的降压开关稳压器原理图；

图2是一个已知的电流编程控制降压开关稳压器实现原理图；

图3是一个已知的调节占空比控制降压开关稳压器实现原理图；

图4是另一个已知的电流编程控制降压开关稳压器实现原理图；

图5是一个以本发明原理构建一个说明性的低噪声降压开关稳压器实例；

图6是图5的电路的一个说明性的实例；