CN108471236A - 一种环路稳定的电源系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种环路稳定的电源系统，包括：一脉宽调制驱动器；一PMOS管；一NMOS管；一第一比较器；电压控制电阻器，包括第一连接端、第二连接端和中心抽头控制端；第一连接端连接比较输出端；第二连接端连接一第一电容；中心抽头控制端连接比较输出端；电压控制电阻器根据中心抽头控制端接收的比较结果电压信号调节第一连接端和第二连接端之间的电阻值，且电阻值与比较结果电压信号的电压值呈负相关；限流保护电路；能够保证较高的环路稳定性，可靠性高。

Description

一种环路稳定的电源系统
技术领域
本发明涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种环路稳定的电源系统。
背景技术
随着微电子技术的迅猛发展，降压型开关稳压器由于电路结构简单、调整方便、可靠性高等优点，在降压式场合有着广泛应用；根据控制机制不同，降压型开关稳压器工作方式的优点，提高转换器的转换效率，被越来越多地应用到开关电源中。
但是，传统的开关稳压器在应用过程中，受负载变化范围大的影响，次极点的变化范围很大，现有技术控制方式下环路稳定性较差。
发明内容
针对上述问题，本发明提出了一种环路稳定的电源系统，其中，包括：
一脉宽调制驱动器，包括控制输入端、第一脉冲输出端和第二脉冲输出端；
所述脉宽调制驱动器通过所述控制输入端接收一控制信号，并根据所述控制信号从所述第一脉冲输出端输出第一脉冲信号，以及从所述第二脉冲输出端输出第二脉冲信号；
一PMOS管，所述PMOS管的栅极连接所述第一脉冲输出端；
一NMOS管，所述NMOS管的栅极连接所述第二脉冲输出端；
所述NMOS管的漏极连接所述PMOS管的源极形成用于输出电信号的一输出节点；
一第一比较器，所述第一比较器的正相输入端连接所述软启动单元以接收所述参考信号；
所述第一比较器的反相输入端通过一分压单元与所述输出节点连接，以接收所述输出节点处的电信号按预设比较降压后的信号；
所述第一比较器将所述参考信号和反相输入端输入的信号进行比较生成一比较结果电压信号，并通过一比较输出端将所述比较结果电压信号输出；
电压控制电阻器，包括第一连接端、第二连接端和中心抽头控制端；
所述第一连接端连接所述比较输出端；所述第二连接端连接一第一电容；所述中心抽头控制端连接所述比较输出端；
所述电压控制电阻器根据所述中心抽头控制端接收的所述比较结果电压信号调节所述第一连接端和所述第二连接端之间的电阻值，且所述电阻值与所述比较结果电压信号的电压值呈负相关；
限流保护电路，包括一限流输入口、一限流采集口和一限流控制输出口；
所述限流输入口连接所述比较输出端，且所述限流控制输出口与所述脉冲调制驱动器的所述控制输入端连接；
所述限流采集口用于采集所述PMOS管的导通电流；所述限流保护电路于采集到所述PMOS管的导通电流低于一预设电流值时，输送所述比较结果电压信号作为所述脉冲调制驱动器的所述控制信号，于采集到所述PMOS管的导通电流高于一预设电流值时，输出用于关断所述脉宽调制驱动器的一关断信号作为所述控制信号。
上述的电源系统，其中，所述比较结果电压信号的最大电压值为k；
所述电压控制电阻器的分辨率为k/64～k/16。
上述的电源系统，其中，所述输出节点处连接有一电感；
所述电感远离所述输出节点的一端连接有一第二电容。
上述的电源系统，其中，电阻值的最大值为10MΩ。
上述的电源系统，其中，所述PMOS管的漏极连接一电源；
所述NMOS管的源极接地。
上述的电源系统，其中，所述脉宽调制驱动器还包括一时钟输入端，所述时钟输入端用于接收外部的时钟信号。
有益效果：本发明提出的一种环路稳定的电源系统，能够保证较高的环路稳定性，可靠性高。
附图说明
图1为本发明一实施例中环路稳定的电源系统的结构原理图；
图2为现有技术中电源系统的输出电压的波形图；
图3为本发明一上实施例中环路稳定的电源系统中各节点的信号的波形图；
图4为本发明一上实施例中环路稳定的电源系统中输出电压的波形图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行进一步说明。
在一个较佳的实施例中，如图1所示，提出了一种环路稳定的电源系统，其中，可以包括：
一脉宽调制驱动器10，包括控制输入端、第一脉冲输出端和第二脉冲输出端；
脉宽调制驱动器10通过控制输入端接收一控制信号Vcomp，并根据控制信号Vcomp从第一脉冲输出端输出第一脉冲信号PWM1，以及从第二脉冲输出端输出第二脉冲信号PWM2；
一PMOS管PM1，PMOS管PM1的栅极连接第一脉冲输出端；
一NMOS管NM1，NMOS管NM1的栅极连接第二脉冲输出端；
NMOS管NM1的漏极连接PMOS管PM1的源极形成用于输出电信号的一输出节点Lx；
一第一比较器21，第一比较器21的正相输入端接收一参考信号Vref；
第一比较器21的反相输入端通过一分压单元30与输出节点Lx连接，以接收输出节点Lx处的电信号按预设比较降压后的信号，即信号VFB；
第一比较器21将参考信号Vref和反相输入端输入的信号(信号VFB)进行比较生成一比较结果电压信号Veao，并通过一比较输出端将比较结果电压信号Veao输出；
电压控制电阻器P，包括第一连接端、第二连接端和中心抽头控制端；
第一连接端连接比较输出端；第二连接端连接一第一电容；中心抽头控制端连接比较输出端；
电压控制电阻器P根据中心抽头控制端接收的比较结果电压信号Veao调节第一连接端和第二连接端之间的电阻值，且电阻值与比较结果电压信号Veao的电压值呈负相关；
限流保护电路40，包括一限流输入口、一限流采集口和一限流控制输出口；
限流输入口连接比较输出端，且限流控制输出口与脉冲调制驱动器10的控制输入端连接；
限流采集口用于采集PMOS管PM1的导通电流；限流保护电路40于采集到PMOS管的导通电流低于一预设电流值时，输送比较结果电压信号Veao作为脉冲调制驱动器10的控制信号Vcomp，于采集到PMOS管PM1的导通电流高于一预设电流值时，输出用于关断脉宽调制驱动器10的一关断信号作为控制信号Vcomp。
上述技术方案中，限流保护电路40具体可以包括一第二比较器41和一第三比较器42；该第二比较器41的正相输入端作为限流保护电路40的限流输入口，该第二比较器41的反相输入端与第三比较器42的输出端连接，该第二比较器41的输出端作为限流保护电路40的限流控制输出端，该第三比较器42的正相输入端接收电源Vdd，该第三比较器42的反相输入端连接输出节点Lx，其中第三比较器42的正相输入端和反相输入端共同组成限流保护电路40的限流采集口；该第三比较器42将比较的结果，即信号VCS输送至第二比较器41的反相输入端；限流控制输出口输出的为控制信号；输出节点Lx处还可以连接有一电感L和一第二电容C2，此时最终的输出电压为Vout；第一脉冲输出端与PMOS管PM1之间可以连接有一第一前级驱动器KN1，以及第二脉冲输出端与PMOS管PM2之间可以连接有一第二前级驱动器KN2；利用与比较结果电压信号的电压值呈负相关的电压控制电阻器P的电阻值，能够使得向第一电容C1充电的过程保持快速，而从第一电容C1放电的速度保持平缓，从而提高环路的稳定性；参见图3可知，采用本发明中的技术方案后，比较结果电压信号Veao以及电感L处的电流明显稳定；比较图2和图4可知，采用本发明中的技术方案后，输出电压Vout波动更小。
在一个较佳的实施例中，比较结果电压信号Veao的最大电压值为k；
电压控制电阻器P的分辨率可以为k/64～k/16，例如为k/64，或，k/48，或k/32，或k/24等。
上述技术方案中，最大电压值k可以根据实际情况进行设定，在此不做限制。
在一个较佳的实施例中，电压控制电阻器P的电阻值的最大值可以为10MΩ(兆欧姆)。
在一个较佳的实施例中，输出节点Lx处连接有一电感L；
电感L远离输出节点Lx的一端可以连接有一第二电容C2，以保证输出节点Lx处的电信号的稳定。
在一个较佳的实施例中，PMOS管PM1的漏极连接一电源Vdd；
NMOS管NM1的源极接地。
在一个较佳的实施例中，脉宽调制驱动器10还包括一时钟输入端，时钟输入端用于接收外部的时钟信号clk。
综上所述，本发明提出的一种环路稳定的电源系统，包括：一脉宽调制驱动器，包括控制输入端、第一脉冲输出端和第二脉冲输出端；脉宽调制驱动器通过控制输入端接收一控制信号，并根据控制信号从第一脉冲输出端输出第一脉冲信号，以及从第二脉冲输出端输出第二脉冲信号；一PMOS管，PMOS管的栅极连接第一脉冲输出端；一NMOS管，NMOS管的栅极连接第二脉冲输出端；NMOS管的漏极连接PMOS管的源极形成用于输出电信号的一输出节点；一第一比较器，第一比较器的正相输入端接收一参考信号；第一比较器的反相输入端通过一分压单元与输出节点连接，以接收输出节点处的电信号按预设比较降压后的信号；第一比较器将参考信号和反相输入端输入的信号进行比较生成一比较结果电压信号，并通过一比较输出端将比较结果电压信号输出；电压控制电阻器，包括第一连接端、第二连接端和中心抽头控制端；第一连接端连接比较输出端；第二连接端连接一第一电容；中心抽头控制端连接比较输出端；电压控制电阻器根据中心抽头控制端接收的比较结果电压信号调节第一连接端和第二连接端之间的电阻值，且电阻值与比较结果电压信号的电压值呈负相关；限流保护电路，包括一限流输入口、一限流采集口和一限流控制输出口；限流输入口连接比较输出端，且限流控制输出口与脉冲调制驱动器的控制输入端连接；限流采集口用于采集PMOS管的导通电流；限流保护电路于采集到PMOS管的导通电流低于一预设电流值时，输送比较结果电压信号作为脉冲调制驱动器的控制信号，于采集到PMOS管的导通电流高于一预设电流值时，输出用于关断脉宽调制驱动器的一关断信号作为控制信号；能够保证较高的环路稳定性，可靠性高。
通过说明和附图，给出了具体实施方式的特定结构的典型实施例，基于本发明精神，还可作其他的转换。尽管上述发明提出了现有的较佳实施例，然而，这些内容并不作为局限。
对于本领域的技术人员而言，阅读上述说明后，各种变化和修正无疑将显而易见。因此，所附的权利要求书应看作是涵盖本发明的真实意图和范围的全部变化和修正。在权利要求书范围内任何和所有等价的范围与内容，都应认为仍属本发明的意图和范围内。

Claims (6)

1.一种环路稳定的的电源系统，其特征在于，包括：
一脉宽调制驱动器，包括控制输入端、第一脉冲输出端和第二脉冲输出端；
所述脉宽调制驱动器通过所述控制输入端接收一控制信号，并根据所述控制信号从所述第一脉冲输出端输出第一脉冲信号，以及从所述第二脉冲输出端输出第二脉冲信号；
一PMOS管，所述PMOS管的栅极连接所述第一脉冲输出端；
一NMOS管，所述NMOS管的栅极连接所述第二脉冲输出端；
所述NMOS管的漏极连接所述PMOS管的源极形成用于输出电信号的一输出节点；
一第一比较器，所述第一比较器的正相输入端接收一参考信号；
所述第一比较器的反相输入端通过一分压单元与所述输出节点连接，以接收所述输出节点处的电信号按预设比较降压后的信号；
所述第一比较器将所述参考信号和反相输入端输入的信号进行比较生成一比较结果电压信号，并通过一比较输出端将所述比较结果电压信号输出；
电压控制电阻器，包括第一连接端、第二连接端和中心抽头控制端；
所述第一连接端连接所述比较输出端；所述第二连接端连接一第一电容；所述中心抽头控制端连接所述比较输出端；
所述电压控制电阻器根据所述中心抽头控制端接收的所述比较结果电压信号调节所述第一连接端和所述第二连接端之间的电阻值，且所述电阻值与所述比较结果电压信号的电压值呈负相关；
限流保护电路，包括一限流输入口、一限流采集口和一限流控制输出口；
所述限流输入口连接所述比较输出端，且所述限流控制输出口与所述脉冲调制驱动器的所述控制输入端连接；
所述限流采集口用于采集所述PMOS管的导通电流；所述限流保护电路于采集到所述PMOS管的导通电流低于一预设电流值时，输送所述比较结果电压信号作为所述脉冲调制驱动器的所述控制信号，于采集到所述PMOS管的导通电流高于一预设电流值时，输出用于关断所述脉宽调制驱动器的一关断信号作为所述控制信号。
2.根据权利要求1所述的电源系统，其特征在于，所述比较结果电压信号的最大电压值为k；
所述电压控制电阻器的分辨率为k/64～k/16。
3.根据权利要求1所述的电源系统，其特征在于，所述输出节点处连接有一电感；
所述电感远离所述输出节点的一端连接有一第二电容。
4.根据权利要求1所述的电源系统，其特征在于，所述电阻值的最大值为10MΩ。
5.根据权利要求1所述的电源系统，其特征在于，所述PMOS管的漏极连接一电源；
所述NMOS管的源极接地。
6.根据权利要求1所述的电源系统，其特征在于，所述脉宽调制驱动器还包括一时钟输入端，所述时钟输入端用于接收外部的时钟信号。
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