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制造技术

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，提供了一种有可编程电压转换速率限制器的低噪声降压开关稳压器电路和使用方法。本发明专利技术提供降压开关稳压器电路，包括电压电流的转换速率限制电路，本发明专利技术描述了电流模式和电压模式控制的实现提供有效的低噪声开关稳压器电路。

【技术实现步骤摘要】
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
:本专利技术涉及一种开关稳压器电路。更特别地，本专利技术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。
技术介绍
: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Vwt用于驱动一个负载Ry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Vr,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Vsw电压便以一个高的正电压转换速率约Vin迅速增加。二极管18是截止的，一个Vin Vott的电压\加在电感器20上，将开关电压脉冲转变成电感电流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VoUT。控制电路24监视输出电压Vqut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Vk (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％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Vsw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，\变为_VTOT，二极管18导通，并产生了电感电流Iy和电感输入节点Vsw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Vsw开关约在Vin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。
技术实现思路
:综上所述，本专利技术的目的是: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。本专利技术的技术解决方案:在这个专利技术以及本专利技术的其他对象中，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 —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专利技术的特征，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是一个以本专利技术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；图7是图5的电路的另一个实例；图8是另一个以本专利技术原理构建的一个说明性的低噪声降压开关稳压器实例；图9仍然是一个以本专利技术原理构建的一个说明性的低噪声降压开关稳压器实例；[0021 ]图10是说明图9的电路的实例。【具体实施方式】:提供本专利技术的背景，下面详细描述了已知的降压开关稳压器电路。然后描述了在这些已知的被公开的稳压电路上修改过的低噪声稳压器。A、现有降压开关稳压器图2显示了一个现有的电流编程控制的降压开关稳压器70。稳压器70类似于图1的稳压器10，有控制电路24，由电阻26，电流检测电阻28，比较器30，振荡器32，SR锁存器34，分压电阻36和38，受控电流源40，误差放大器42，与参考电压Vkefc。稳压器70的操作如下:在一个周期的开始，32振荡器产生时钟信号，置位锁存器34，使受控电流源12产生电流I1，从而打开14和16晶体管。反过来，约一个电压VL(VinVout出现在电感20上以增加通过电感的电流IL。二极管18是关闭的，感应电阻28传导晶体管16集电极电流，约等于电感电流込。约等于(VIN IjR1)电压的Vi耦合到比较器30的反相输入。误差放大器42放大参考电压Vkefc和反馈电压Vftc的差异产生的误差电压矢量。误差放大器42提供了非常高的增益(通常为40-60分贝)。分压电阻36和38按照调节过的输出电压Vout比例设置VFBC。误差电压VBC矢量耦合到控制电流源40，按Vk同比例产生电流12。电阻26传导电流12。电压Vc，等于(Vin-IL*R2), 耦合到比较器的非反相输入30。比较器30产生输出响应的差异标志(IL*R1-I2*R2)当A<(I”A时，比较器16的输出为低电平时，比较器30的输出是高电平；当电感电流込超过((IVR1) *12)，比较器30输出高电平并且复位锁存器34，使受控电流源12关闭，从而关闭晶体管14和16。这一变化'约Vtot，正向偏置二极管18，并使电感电流k下降，直到下一个时钟脉冲振荡器32，置位锁存器34。因此，在正常操作过程中，晶体管关闭时，电感16电流込超过电流I2和电阻R1和R2设置的预定水平(取/%)*12)。如果调节输出电压Vrat的增加超过由分压电阻36和38、参考电压Vkefc，误差电压Vk和电流I2的减小设置的预定的稳态值，结果就是，k开关周期前超过(0?2/%)*12)而不是在稳态运行时。缩短开关时间引起调准输出电压Vot减小，直至达到其以前的稳态值。然而，如果调节的输出电压Vtot下降到低于预定的稳态值，误差电压Vec增加，电流I2增加。作为一个结果，晶体管16打开的持续时间加长，因为込要超过((R2Z^R1) *12)，在开关周期比其在稳态运行时间晚。延长开关打开的持续时间，引起调节输出电压Vtot增加直到达到以前的稳态值。另外，现有的开关稳压器可通过占空比控制实现，其中稳压器监视输出电压，直接设定占空比。图3显示了这样一个现有的占空比控制降压开关稳压器80，操作如下:误差放大器142放大的参考电SVkefv和反馈电压Vfbv之间的差异来产生误差电压定。误差放大器142提供了非常高的增益(通常为40-60分贝)。分压电阻136和138同比例与调节的输出电压Vmjt来设置Vfbv。比较器130有一个非反相输入稱合误差电压Vev,和反相输入f禹合到锯齿波发生器132的输出电压本文档来自技高网...

【技术保护点】
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，其特征是：具有耦合到输入节点的第一端开关晶体管，第二端子，和第三端子；具有一个电感器，它的第一端子耦合到开关晶体管的第三端，第二端耦合到输出节点；具有第一级电路，它的第一端子耦合到开关晶体管的第二端，第二端连接到输入节点，在开关晶体管的第三端限制电压转换速率到第一预定值；具有第二级电路，第一端子耦合电感的第一端子，第二端子耦合电感器的第二端，第三端耦合到开关晶体管的第二端，第二级电路在该开关晶体管的第三端子限制电流转换速率在第二预定值。

【技术特征摘要】
1.一种可编程电压转换速率限制器的低噪声降压开关稳压器，其特征是:具有耦合到输入节点的第一端开关晶体管，第二端子，和第三端子；具有一个电感器，它的第一端子耦合到开关晶体管的第三端，第二端耦合到输出节点；具有第一级电路，它的第一端子耦合到开关晶体管的第二端，第二端连接到输入节点，在开关晶体管的第三端限制电压转换速率到第一预定值；具有第二级电路，第一端子耦合电感的第一端子，第二端子耦合电感器的第二端，第三端耦合到开关晶体管的第二端，第二级电路在该开关晶体管的第三端子限制电流转换速率在第二预定值。2.根据权利要求1所述的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，其特征是:其中第一电路在开关晶体管的第三端限制负电压转换速率到第一预定值；其中第一电路在开关晶体管的第三端限制正电压转换速率到第一预定值；其中第一电路在开关晶体管的第三端限制一极正、一极负电压转换速率到第一预定值；其中第二电路在开关晶体管的第三端限制负电流转换速率到第二预定值；其中第二电路在开关晶体管的第三端限制正电流转换速率到第二预定值；其中第二电路在开关晶体管的第三端限制一极正、一极负电压转换速率到第二预定值；其中第一电路在开关晶体管的第三端限制正电压转换速率到第一预定值；其中第一电路在开关晶体管的第三端限制一级正一级负电压转换速率到第一预定值；其中第二电路在开关晶体管的第三端限制负电流转换速率到第二预定值；其中第二电路在开关晶体管的第三端限制正电流转换速率到第二预定值；其中第二电路在开关晶体管的第三端限制一级正一级负电压转换速率到第二预定值；其中开关晶体管由双极型晶体管构成，其中双极型晶体管包括耦合到输入端子的集电极和耦合到第一电路的第一端子和第二电路第三端的基极，和一个耦合电感的第一端子的发射极。3.根据权利要求1所述的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，其特征是:它由耦合到开关晶体管的第二端电流型控制电路构成；它由与开关晶体管的第二端耦合的占空比控制电路构成；其中第一电路包括:一个电容，电容第一端子连接到开关晶体管的第二端，电容第二端连接到输入节点，其中第一预定值和电容器的电容成反比。其中第一电路还包括:一个电阻，它一端耦合电容的第一端，第二端连接到开关晶体管的第二端，其中第一预定值的电阻器的电阻和电容成反比；一个由第一端耦合接至输入节点，第二端子耦合到电阻的第一端，第三端耦合电阻的第二端的晶体管，其中第一预定值是与晶体管的电压，除以电阻和电容后的值成正比；其中该第二电路包括:第一晶体管包括第一端耦合接至输入节点，第二端耦合电感器的第二端，第三端连接到开关晶体管的第二端；第二晶体管包括第一端子耦合到的开关晶体管的第二端，第二端耦合电感的第一终端，第三端耦合电感器的第二端，其中第二预定值与第二晶体管电压除以电感器的电感的值成正比；所述第二预设电平等于第二晶体管的电压除以电感器的电感；所述第二预设电平等于两倍第二晶体管的电压除以电感器的电感。4.根据权利要求1所述的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，其特征是:一种限制电压的降压开关稳压器的电流变化率的方法，该方法包括:在输入节点提供输入；提供具有耦合接至输入节点开关晶体管的第一端，和一个第二端，和一个第三端；提供具有第一端耦合接至该开关晶体管第三端的电感，和一个耦合到输出节点的第二端；提供具有耦合到开关晶体管的第二端的第一端子；第一电路，通过一个第二端子与输入节点耦合，限制电压转换速率在开关晶体管的第三端为第一预定值；第二电路提供具有第一端子耦合电感器的第一端，第二端耦合电感器的第二端，并连接到开关晶体管的第二端的第三端，该开关晶体管的第三端用来限制电流转换率为第二预定值。5.根据权利要求1所述的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，其特征是:一种在一个降压开关稳压器的第一节点限制电压转换速率、在降压开关稳压器的第二节点限制电流转换率、在降压型开关第三个节点来控制第一节点处的电压稳压器、第四个节点用来控制电流在第二节点的方法包括:在第三节点感应电压变化率；在第三个节点提供成比例于第三节点电压变化率的第一电流，该第一电流限制电压转换速率在第一节点的第一预定值；在第二个节点感应电流变化的速率，在第二个...

【专利技术属性】
技术研发人员：李志鹏，
申请(专利权)人：苏州贝克微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：