CN108964428B - 一种具有纹波抑制功能的电源系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种具有纹波抑制功能的电源系统，包括：一脉宽调制驱动器；一第一PMOS管；一NMOS管；一第一比较器；限流保护电路；输出补偿器，包括一射频接收端和一补偿输出端，补偿输出端连接输出节点；射频接收端用于接收与第一预设频率相同频率的射频信号；输出补偿器在射频信号的控制下输出补偿信号，以补偿输出节点输出的具有纹波的电信号；能够抑制输出的电信号的纹波状态，稳定性高，可靠性高。

Description

一种具有纹波抑制功能的电源系统
技术领域
本发明涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种具有纹波抑制功能的电源系统。
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运行过程中，在负载的影响下，尤其是连接耗电特性趋同的多个负载时，很容易在输出端产生纹波形态的输出信号，这样的纹波形态的输出信号会给电源系统本身造成较大的压力，严重时也会导致负载端的设备受损。
发明内容
针对上述问题，本发明提出了一种具有纹波抑制功能的电源系统，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；
一第一PMOS管，所述第一PMOS管的栅极连接所述第一脉冲输出端，所述第一PMOS管的漏极连接一电源；
一NMOS管，所述NMOS管的栅极连接所述第二脉冲输出端，所述NMOS管的源极接地；
所述NMOS管的漏极连接所述第一PMOS管的源极形成用于输出电信号的一输出节点，且所述电信号具有一第一预设频率的纹波；
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信号，并通过一比较输出端将所述比较结果信号输出；
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第一PMOS管的导通电流；所述限流保护电路于采集到所述第一PMOS管的导通电流低于一预设电流值时，输送所述比较结果信号作为所述脉冲调制驱动器的所述控制信号，于采集到所述第一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；
输出补偿器，包括一射频接收端和一补偿输出端，所述补偿输出端连接所述输出节点；
所述射频接收端用于接收与所述第一预设频率相同频率的射频信号；
所述输出补偿器在所述射频信号的控制下输出补偿信号，以补偿所述输出节点输出的具有纹波的所述电信号。
上述的电源系统，其中，所述射频信号的每个周期包括一射频子周期和一间隔子周期；
所述射频信号在所述射频子周期内为具有一第二预设频率的正弦波信号；所述射频信号在所述间隔子周期内振幅为0。
上述的电源系统，其中，所述输出补偿器包括：
控制单元，包括所述射频接收端和一第三脉冲输出端；
所述控制单元根据所述射频接收端接收的所述射频信号，生成第三脉冲信号并从所述控制输出端输出；
第二PMOS管，所述第二PMOS管的栅极连接所述第三脉冲输出端，漏极连接所述电源，源极连接所述输出节点。
上述的电源系统，其中，所述输出节点和所述第二PMOS管的源极之间连接有一电感。
上述的电源系统，其中，所述电感与所述第二PMOS管的源极连接的一端还连接有一端接地的一电容。
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：本发明提出的一种具有纹波抑制功能的电源系统，能够抑制输出的电信号的纹波状态，稳定性高，可靠性高。
附图说明
图1为本发明一实施例中具有纹波抑制功能的电源系统的电路原理图；
图2为现有技术中电源系统的输出信号的纹波图；
图3为本发明一实施例中射频信号的波形图。
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，提出了一种具有纹波抑制功能的电源系统，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；
一第一PMOS管PM1，第一PMOS管PM1的栅极连接第一脉冲输出端，第一PMOS管的漏极连接一电源；
一NMOS管NM1，NMOS管NM1的栅极连接第二脉冲输出端，NMOS管的源极接地；
NMOS管NM1的漏极连接第一PMOS管PM1的源极形成用于输出电信号的一输出节点Lx，且电信号具有一第一预设频率的纹波；
一第一比较器20，第一比较器20的正相输入端接收一参考信号Vref；
第一比较器20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20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信号Veao，并通过一比较输出端将比较结果信号Veao输出；
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第一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，输送比较结果信号Veao作为脉冲调制驱动器10的控制信号Vcomp，于采集到第一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；
输出补偿器50，包括一射频接收端和一补偿输出端，补偿输出端连接输出节点Lx；
射频接收端用于接收与第一预设频率相同频率的射频信号RF；
输出补偿器50在射频信号的控制下输出补偿信号，以补偿输出节点输出的具有纹波的电信号。
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；第一脉冲输出端与第一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NMOS管NM1之间可以连接有一第二前级驱动器KN2；传统的纹波可以如图2所示，与图2相比，本发明的输出明显弥补了原有的纹波状态的情况，输出更为稳定。
需要解释的是，输出的电信号与补偿信号叠加后，可以视为形成了不具有纹波的叠加信号Vout。
如图3所示，在一个较佳的实施例中，射频信号RF的每个周期包括一射频子周期T1和一间隔子周期T2；
射频信号在射频子周期T1内为具有一第二预设频率的正弦波信号；射频信号RF在间隔子周期T2内振幅为0。
在一个较佳的实施例中，输出补偿器50可以包括：
控制单元51，包括射频接收端和一第三脉冲输出端；
控制单元51根据射频接收端接收的射频信号RF，生成第三脉冲信号PWM3并从控制输出端输出；
第二PMOS管PM2，第二PMOS管PM2的栅极连接第三脉冲输出端，第二PMOS管PM2的漏极连接电源，第二PMOS管PM2的源极连接输出节点Lx。
在一个较佳的实施例中，输出节点Lx和第二PMOS管PM2的源极之间连接有一电感L。
上述实施例中，优选地，电感L与第二PMOS管PM2的源极连接的一端还连接有一端接地的一电容C。
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，本发明提出的一种具有纹波抑制功能的电源系统，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；一第一PMOS管，第一PMOS管的栅极连接第一脉冲输出端，第一PMOS管的漏极连接一电源；一NMOS管，NMOS管的栅极连接第二脉冲输出端，NMOS管的源极接地；NMOS管的漏极连接第一PMOS管的源极形成用于输出电信号的一输出节点，且电信号具有一第一预设频率的纹波；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信号，并通过一比较输出端将比较结果信号输出；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第一PMOS管的导通电流；限流保护电路于采集到第一PMOS管的导通电流低于一预设电流值时，输送比较结果信号作为脉冲调制驱动器的控制信号，于采集到第一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；输出补偿器，包括一射频接收端和一补偿输出端，补偿输出端连接输出节点；射频接收端用于接收与第一预设频率相同频率的射频信号；输出补偿器在射频信号的控制下输出补偿信号，以补偿输出节点输出的具有纹波的电信号；能够抑制输出的电信号的纹波状态，稳定性高，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 (5)

1.一种具有纹波抑制功能的电源系统，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；
一第一PMOS管，所述第一PMOS管的栅极连接所述第一脉冲输出端，所述第一PMOS管的漏极连接一电源；
一NMOS管，所述NMOS管的栅极连接所述第二脉冲输出端，所述NMOS管的源极接地；
所述NMOS管的漏极连接所述第一PMOS管的源极形成用于输出电信号的一输出节点，且所述电信号具有一第一预设频率的纹波；
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信号，并通过一比较输出端将所述比较结果信号输出；
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宽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第一PMOS管的导通电流；所述限流保护电路于采集到所述第一PMOS管的导通电流低于一预设电流值时，输送所述比较结果信号作为所述脉宽调制驱动器的所述控制信号，于采集到所述第一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；
输出补偿器，包括一射频接收端和一补偿输出端，所述补偿输出端连接所述输出节点；
所述射频接收端用于接收与所述第一预设频率相同频率的射频信号；
所述输出补偿器在所述射频信号的控制下输出补偿信号，以补偿所述输出节点输出的具有纹波的所述电信号；
所述射频信号的每个周期包括一射频子周期和一间隔子周期；
所述射频信号在所述射频子周期内为具有一第二预设频率的正弦波信号；所述射频信号在所述间隔子周期内振幅为0。
2.根据权利要求1所述的电源系统，其特征在于，所述输出补偿器包括：
控制单元，包括所述射频接收端和一第三脉冲输出端；
所述控制单元根据所述射频接收端接收的所述射频信号，生成第三脉冲信号并从所述控制输出端输出；
第二PMOS管，所述第二PMOS管的栅极连接所述第三脉冲输出端，漏极连接所述电源，源极连接所述输出节点。
3.根据权利要求2所述的电源系统，其特征在于，所述输出节点和所述第二PMOS管的源极之间连接有一电感。
4.根据权利要求3所述的电源系统，其特征在于，所述电感与所述第二PMOS管的源极连接的一端还连接有一端接地的一电容。
5.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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