纹波消除电路和开关电源制造技术

本发明专利技术涉及电源技术领域，提供了一种纹波消除电路和开关电源，该纹波消除电路包括：连接在供电端与地之间的由第一电容和第一电阻串联形成的滤波模块，该滤波模块通过第一电容与第一电阻的连接节点提供第一电压信号；控制模块，具有接收第一电压信号的第一输入端和连接该纹波消除电路输出端的第二输入端，根据该第一电压信号生成第二电压信号；功率器件，连接在供电端与该纹波消除电路输出端之间，与该控制模块输出端连接，该第二电压信号用以控制该功率器件的导通状态，该纹波消除电路根据输入电压的大小调节该第二电压信号，以消除输入电压的纹波，在功率器件处于导通状态下，生成无纹波的第三电压信号即输出电压，以满足电路的工作需求。

【技术实现步骤摘要】
纹波消除电路和开关电源
本专利技术涉及电源
，具体涉及一种纹波消除电路和采用此纹波消除电路的开关电源。
技术介绍
近年来，开关电源以其体积小，重量轻，效率高等优点，在工程领域、医疗机构、科学研究等方面有着越来越广泛的应用。纹波作为开关电源的一个重要指标，是在额定输出电压和负载电流下，输出电压的纹波(包括噪声)的绝对值的大小，通常以峰峰值或有效值表示。在一些特种电源尤其是高压电源的应用场合对纹波有严格的要求，例如行波管，特别是相位稳定度要求较高的行波管，高压电源的螺线电源对纹波要求一般在万分之五以下，光电倍增管的要求一般在十万分之五以下。近年来，如何对开关电源的纹波进行抑制也成为了一个较为热门课题。开关电源的纹波减小主要包括两部分，一部分是由于输入电源的电压扰动(如电网供电的50Hz纹波)引起的低频纹波，一部分是由于开关电源自身的开关频率引起的高频纹波。对于低频纹波的控制办法主要是通过调节开关电源的环路特性，环路响应迅速并且工作稳定的开关电源都可以抑制低频纹波，通常解决开关电源高频纹波的办法主要是通过提高电源的开关频率或者增大输出滤波电容。但是，这两种办法都有很大的局限性：一方面功率器件无法大幅度提高工作频率，导致无法通过提高工作频率减小电源输出纹波；另一方面增大输出滤波电容虽然可以减小纹波，但会增大电源储能，负载短路时释放更大的能量，对器件应力要求较高，尤其是高压电源应用，存在安全隐患，同时也会使电源的体积和重量难以减小，造成整体方案的成本增加。总之，现有的可消除或抑制纹波的开关电源电路或芯片体积大、可靠性差、成本高。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术提供了一种纹波消除电路和开关电源，可以用于解决开关电源的输出纹波的问题。一方面本专利技术提供了一种纹波消除电路，其包括：滤波模块，包括串联连接在供电端与地之间的第一电容和第一电阻，该滤波模块通过第一电容与第一电阻的连接节点提供第一电压信号，所述供电端用以提供输入电压；控制模块，具有接收该第一电压信号的第一输入端和连接该纹波消除电路输出端的第二输入端，根据该第一电压信号生成第二电压信号；功率器件，连接在供电端与该纹波消除电路的输出端之间，与前述控制模块的输出端连接，前述第二电压信号用以控制该功率器件的通断状态，该纹波消除电路根据输入电压的大小调节该第二电压信号，以消除输入电压的纹波，在前述功率器件导通状态下，生成无纹波的第三电压信号。优选地，该纹波消除电路还包括：连接在供电端与地之间的第二电容；以及连接在该纹波消除电路输出端与地之间的第三电容。优选地，前述控制模块包括：放大器，具有接收前述第一电压信号的第一输入端和连接该纹波消除电路输出端的第二输入端，该放大器的输出端连接前述功率器件；电荷泵，该电荷泵的输入端连接供电端，输出端连接前述放大器，该电荷泵根据输出电压生成前述放大器的工作电压。优选地，前述功率器件包括晶体管，该晶体管的第一端连接供电端，第二端作为该纹波消除电路的输出端，控制端连接前述控制模块的输出端。优选地，前述晶体管为N型金属氧化物半导体场效应晶体管。优选地，前述第三电压信号跟随输入电压的变化，其电压值与前述输入电压的中心值呈正相关。优选地，前述第三电压信号等于输入电压的中心值减去一个参考电压，且该参考电压数值可调。另一方面本申请还提供了一种开关电源，其包括上述中所述的纹波消除电路。本专利技术的有益效果是：本专利技术提供的纹波消除电路和具有该纹波消除电路的开关电源，该纹波消除电路采用滤波模块得到供电端接入的输入电压的电压中心值(第一电压信号)，通过该纹波消除电路输出电压与该输入电压中心值的比较结果生成控制电压信号(第二电压信号)，以该控制电压信号(第二电压信号)控制功率管的导通状态，使输出电压跟随输入电压的中心值变化，其输出电压的大小为输入电压的中心值减去一个参考电压值，且该参考电压数值可调。并且当输入电压低于输入电压的电压中心值时，该控制模块控制输出的第二电压信号增大，以维持输出不变；当输入电压高于该输入电压的电压中心值时，该控制模块控制输出的第二电压信号减小，以维持输出不变。此电路的输出电压仅与输入电压的中心值相关，输出为无纹波的电压，实现了消除输出电压纹波的目的，以满足电路的工作需求。附图说明通过以下参照附图对本专利技术实施例的描述，本专利技术的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚。图1示出示出本申请实施例提供的一种纹波消除电路的结构示意图；图2示出图1所示实施例中纹波消除电路的一种电路结构图；图3示出图2所示实施例中纹波消除电路的工作时序图。具体实施方式为了便于理解本专利技术，下面将参照相关附图对本专利技术进行更全面的描述。附图中给出了本专利技术的较佳实施例。但是，本专利技术可以通过不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反的，提供这些实施例的目的是使对本专利技术的公开内容的理解更加透彻全面。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。下面，参照附图对本专利技术进行详细说明。图1示出本申请实施例提供的一种纹波消除电路的结构示意图，图2示出图1所示实施例中纹波消除电路的一种电路结构图。参考图1和图2，本申请一方面提供了一种纹波消除电路100，该纹波消除电路100用于消除输入电压VIN的纹波，其包括：滤波模块110、控制模块120和功率器件T1，具体的，该滤波模块110包括串联连接在供电端与地之间的第一电容C1和第一电阻R1，该滤波模块110中第一电容C1和第一电阻R1组成低通滤波器，可用于对输入电压VIN实现低通滤波，由此得到第一电压信号VIN_AVG，即输入电压VIN的电压中心值(或平均值)，并通过该第一电容C1与第一电阻R1的连接节点提供该第一电压信号VIN_AVG，其中，前述供电端用以提供输入电压VIN。控制模块120具有接收第一电压信号VIN_AVG的第一输入端和连接纹波消除电路100输出端的第二输入端，该控制模块120根据纹波消除电路100的输出电压Vout与该第一电压信号VIN_AVG的比较结果生成控制电压信号，即第二电压信号。功率器件T1连接在前述的供电端与纹波消除电路100的输出端之间，与控制模块120的输出端连接，前述的第二电压信号用以控制该功率器件T1的导通状态。在本实施例中，该纹波消除电路100根据输入电压VIN的大小调节该第二电压信号，以消除输入电压VIN的纹波，在功率器件T1处于导通状态下，生成无纹波的第三电压信号，即输出电压信号Vout。在一优选的实施方案中，该控制模块120包括但不限于放大器122和电荷泵120，其中，该放大器122具有接收第一电压信号VIN_AVG的第一输入端和连接该纹波消除电路100输本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纹波消除电路，其特征在于，包括：/n滤波模块，包括串联连接在供电端与地之间的第一电容和第一电阻，所述滤波模块通过所述第一电容与第一电阻的连接节点提供第一电压信号，所述供电端用以提供输入电压；/n控制模块，具有接收所述第一电压信号的第一输入端和连接所述纹波消除电路输出端的第二输入端，根据所述第一电压信号生成第二电压信号；/n功率器件，连接在所述供电端与所述纹波消除电路输出端之间，与所述控制模块输出端连接，所述第二电压信号用以控制所述功率器件的导通状态，/n所述纹波消除电路根据所述输入电压的大小调节所述第二电压信号，以消除所述输入电压的纹波，在所述功率器件处于导通状态下，生成无纹波的第三电压信号。/n

【技术特征摘要】
1.一种纹波消除电路，其特征在于，包括：
滤波模块，包括串联连接在供电端与地之间的第一电容和第一电阻，所述滤波模块通过所述第一电容与第一电阻的连接节点提供第一电压信号，所述供电端用以提供输入电压；
控制模块，具有接收所述第一电压信号的第一输入端和连接所述纹波消除电路输出端的第二输入端，根据所述第一电压信号生成第二电压信号；
功率器件，连接在所述供电端与所述纹波消除电路输出端之间，与所述控制模块输出端连接，所述第二电压信号用以控制所述功率器件的导通状态，
所述纹波消除电路根据所述输入电压的大小调节所述第二电压信号，以消除所述输入电压的纹波，在所述功率器件处于导通状态下，生成无纹波的第三电压信号。


2.根据权利要求1所述的纹波消除电路，其特征在于，还包括：
连接在所述供电端与地之间的第二电容；以及
连接在所述纹波消除电路输出端与地之间的第三电容。


3.根据权利要求1所述的纹波消除电路，其特征在于，所述控制模块包括：
放大器，具有接收所述第一电压信号的第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：张炜华，甘戈，李瑛，
申请(专利权)人：钰泰半导体南通有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32