[發明專利]一種DC-DC轉換器

在審

• 申請號: 201510522230.9
• 申請日: 2015-08-24
• 公開（公告）號: CN105048809A
• 公開（公告）日: 2015-11-11
• 發明（設計）人: 甄少偉;楊東杰;曹燦華;王驥;羅萍;張波
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H02M3/157
• 分類號: H02M3/157;H03M3/00
• 代理公司: 成都點睛專利代理事務所(普通合伙) 51232
• 代理人: 葛啟函

技術領域

本發明屬于電源技術領域，具體的說涉及一種DC-DC轉換器。

背景技術

集成電路的噪聲在射頻應用方面是一個非常敏感的指標，高頻噪聲會嚴重影響射頻電路的性能。傳統的射頻電路供電一般采用PWM調制方式的DC-DC變換器(結構如圖1所示)，其具有輸出電壓穩定，紋波小，穩態誤差小等特點，但是其固定頻率的PWM調制方式會不可避免地引入諧波噪聲，這對射頻電路是十分不利的。Sigma-Delta調制DC-DC變換器采用Sigma-Delta調制方式(結構如圖2所示)，產生不固定頻率的調制周期，使得以開關頻率為基波的諧波噪聲得到抑制，輸出電壓頻譜更加平緩，適用于射頻電路的供電，但其調制器結構復雜，整體功耗增大。

發明內容

本發明所要解決的，就是針對上述的問題，提出一種DC-DC轉換器。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種DC-DC轉換器，如圖3所示，包括PMOS功率管MP、NMOS功率管MN、電感L、第一電容C、第二電容Cc、第一運算放大器OP1、第二運算放大器OP2、第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4、第五電阻R、第六電阻RF1、第七電阻RF2、鐘控比較量化器模塊和功率管驅動模塊；PMOS功率管MP的源極接電源VIN，其柵極接功率管驅動模塊的第一輸出端，其漏極接NMOS功率管MN的漏極，其漏極依次通過電感L和第一電容C后接地；NMOS功率管MN的柵極接功率管驅動模塊的第二輸出端，其漏極接PMOS功率管MP漏極與電感L的連接點，其源極接地；第五電阻R與第一電容C并聯；第六電阻RF1和第七電阻RF2串聯后與第五電阻R并聯；第六電阻RF1和第七電阻RF2的連接點接第一運算放大器OP1的正向輸入端；第一運算放大器OP1的負向輸入端通過第一電阻R1后接其輸出端；第一運算放大器OP1的負向輸入端與第一電阻R1的連接點通過第二電阻R2和第二電容Cc后接基準電壓；第二運算放大器OP2的正向輸入端接第一運算放大器OP1的輸出端，其負向輸入端通過第四電阻R4后接基準電壓，其負向輸入端通過第三電阻R3后接其輸出端；鐘控比較量化器模塊的第一輸入端接基準電壓，其第二輸入端接第二運算放大器OP2的輸出端，其輸出端接功率管驅動模塊的輸入端。

本發明總的技術方案，第一運算放大器OP1、電阻R1、電阻R2、電容Cc共同構成了相位超前補償模塊；第二運算放大器OP2、電阻R3、電阻R4共同構成了比例放大器模塊；相位超前補償模塊用于根據RF2上的輸出采樣電壓，輸出比例放大器模塊的輸入信號；第一運算放大器OP1、電阻R1和R2，電容Cc實現了相位超前補償，使整體DC-DC環路穩定；

比例放大器模塊用于根據基準電壓Vref和相位超前補償模塊的輸出信號，輸出鐘控比較量化器的輸入信號。第二運算放大器OP2、電阻R3和R4實現了比例放大，其中R3＝R4，則輸出直流電平等于Vref，則OP2的正輸入端也會被鉗位在Vref。而相位超前補償模塊輸出的交流信號可以通過OP2輸出給鐘控比較量化器，這樣便完成了做差的功能。

鐘控比較量化器用于根據相位超前補償模塊的輸出，產生不固定頻率的驅動脈沖信號，輸出給功率管驅動模塊，形成不固定頻率的功率管調制。

本發明的有益效果為，將Sigma-Delta調制器的結構嵌套進DC-DC整體環路，實現不固定頻率的調制，同時簡化結構，降低功耗；典型情況下，本發明的DC-DC變換器輸出電壓為1.218V，穩態誤差小于20mV，紋波為8mV。調制時鐘頻率為10MHz，輸出頻譜噪聲比傳統PWM調制最大低了30dB。

附圖說明

圖1為傳統PWM調制DC-DC整體電路結構示意圖；

圖2為Sigma-Delta調制DC-DC整體電路結構示意圖；

圖3為本發明的整體電路結構示意圖；

圖4為本發明的整體電路結構簡化示意圖；

圖5為本發明的電路瞬態仿真波形示意圖；

圖6為本發明的輸出頻譜波形示意圖；

圖7為傳統PWM調制DC-DC變換器輸出頻譜波形示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖，詳細描述本發明的技術方案：