电容型开关电源具有低EMI、较高效率、体积小等优点，是电源管理系统的重要组成部分。本发明专利技术针对开关电容型DC-DC转换器，提出了一种采用交流负反馈环路抑制纹波的方法。该方法在误差放大器输出和DC-DC输出之间通过耦合电容CC连接，形成交流负反馈环路(如附图)，利用环路在开关频率下的环路增益A，将输出纹波电压抑制为原来的1/(1+A)，在保证系统得到较高效率的同时，减小输出电压纹波。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】电容型开关电源具有低EMI、较高效率、体积小等优点，是电源管理系统的重要组成部分。本专利技术针对开关电容型DC-DC转换器，提出了一种采用交流负反馈环路抑制纹波的方法。该方法在误差放大器输出和DC-DC输出之间通过耦合电容CC连接，形成交流负反馈环路(如附图)，利用环路在开关频率下的环路增益A，将输出纹波电压抑制为原来的1/(1+A)，在保证系统得到较高效率的同时，减小输出电压纹波。【专利说明】—种用交流负反馈抑制电荷泵DC-DC转换器纹波的技术
: 本专利技术专利涵盖开关电容型DC-DC转换器原理、纹波噪声抑制技术。
技术介绍
: 随着集成电路技术的不断发展，便携式移动终端的大量出现，尤其是近几年，智能手机、平板电脑、GPS等产品的普及，电子系统对供电电源也提出了更多的要求，例如:便携性、低功耗、输出稳定、高效率等，推动了便携式电子设备电源技术的发展。电子系统通常不能由电池或电源适配器为其直接供电，通常需要一个电压调制器将不稳定的直流电压转换为稳定的系统供电电源。目前，DC-DC转换器主要分为两类:线性稳压器和开关电源调制器。线性稳压器具有低纹波、低噪声、设计简单等优点，广泛应用于对噪声敏感的场合，但其也有效率较低和只能实现降压等缺点。开关电源又分为电感型和电容型。其中，电感型开关电源储能元件为电感，优点是转换效率高，缺点是在输出端具有纹波干扰，并且有电磁干扰(EMI)问题；电容型(又称电荷泵型)开关电源使用电容作为储能元件，大大降低了 EMI，转换效率也较高，缺点是输出端纹波噪声较大。 模拟和射频电路对噪声敏感，通常采用线性稳压源供电，这虽然避免了电源的噪声干扰，但系统效率较低。开关型DC-DC转换器效率比线性稳压源高如果能解决其输出端纹波噪声的问题(对电感型开关电源还要解决EMI问题)，则可将开关型DC-DC转换器应用于噪声敏感的模拟和射频电路，从而提高系统效率，这对便携系统尤其重要。本专利技术提出了一种纹波抑制技术，在保证电源效率的同时，具有很少的额外硬件开销，使开关电容型DC-DC转换器直接为模拟和射频电路供电成为可能。
技术实现思路
: 本专利技术针对电荷泵型开关电源的输出纹波干扰问题，提出了一种利用交流负反馈的纹波抑制技术。通常，开关电源为了将输出稳定在某个特定电压上，会将输出电压采样与参考电压比较产生误差信号，并经过误差放大器放大，然后经过一个低通特性的负反馈环路，通过调制充放电频率(PFM和跳周调制PSM)，每次充放电电荷的多少(限流调制、线性调制)，或输出端串接的电阻的大小(后调制)等方法来控制输出电压。本纹波抑制技术可以利用现有误差放大器(或另外增加一个专门的误差放大器)，将放大后的误差信号经过一个隔直流的耦合电容反馈到输出端，形成一个针对误差信号交流分量的负反馈环路。在系统充放电过程中，系统输出电压纹波经过负反馈放大后加到电容一端，电容两端的电压不能发生跳变，从而放大反相后的纹波又加在了输出端，与原输出纹波相抵消，从而抑制了输出电压纹波。该技术对纹波的抑制程度正比于反馈环路在开关频率下的环路增益。 【专利附图】【附图说明】 : 附图1 一种包含纹波抑制的开关电容DC-DC转换器系统框图 附图2电荷泵DC-DC输出电压使用纹波抑制前后对比【具体实施方式】: 纹波抑制负反馈环路由系统输出、误差放大器和交流耦合电容C。组成，系统输出经分压后接误差放大器的负端，参考电压接正端，耦合电容一端接系统输出，另一端接误差放大器的输出端。假设误差放大器增益为Aea，反馈系数β由SCA/(SC&+1)(其中A为负载电阻与负载电容的并联阻抗)和对输出电压的采样电阻的比值R2/(R1+R2)的乘积决定。容易判断，反馈网络为高通特性。通过选择足够大的C。，可以将放大后的开关噪声反馈回系统输出端，与原有输出电压纹波相抵消，将纹波减小为原来的I/ (1+Ααε β )。【权利要求】1.一种用于电荷泵DC-DC转换器的纹波抑制技术,其特征在于误差放大器输出和DC-DC输出之间通过耦合电容C。连接，形成交流负反馈环路，通过该交流负反馈环路的环路增益抑制输出纹波。2.对于权利要求1所述的纹波抑制技术，其特征在于DC-DC系统输出电压Vwt的采样电压Vf和交流电压为零的参考电压VMf分别接在一个误差放大器的负输入和正输入端，误差放大器输出通过耦合电容Cc与DC-DC系统输出Vtjut连接，形成交流负反馈环路。【文档编号】H02M1/14GK104167910SQ201410442654【公开日】2014年11月26日 申请日期:2014年8月29日 优先权日:2014年8月29日 【专利技术者】卜刚, 邹志鹏 申请人:南京航空航天大学本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于电荷泵DC‑DC转换器的纹波抑制技术，其特征在于误差放大器输出和DC‑DC输出之间通过耦合电容CC连接，形成交流负反馈环路，通过该交流负反馈环路的环路增益抑制输出纹波。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：卜刚，邹志鹏，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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