[發明專利]一種兩級穩壓調節電路及其穩壓方法和設計方法

在審

• 申請號: 201710086592.7
• 申請日: 2017-02-17
• 公開（公告）號: CN106712516A
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發明（設計）人: 劉樹林;趙亞娟;汪子為;李青青;鄧俊青;聶燊;鐘明航
• 申請（專利權）人: 西安科技大學
• 主分類號: H02M3/158
• 分類號: H02M3/158
• 代理公司: 上海精晟知識產權代理有限公司31253
• 代理人: 馮子玲

技術領域

本發明屬于電源技術領域，具體涉及一種兩級穩壓調節電路及其穩壓方法和設計方法。

背景技術

在高速發展的信息領域中，電源技術占據的地位越來越重要，無論是先進的計算機、無線通訊設備，還是汽車電子產品，都體現了電源技術的優越性，它已成為當前集成電路產業發展中的一個熱點。現如今，基于電源技術設計的電子產品已經普及到人們工作、生活的各個方面，其性能價格比愈來愈高，功能愈來愈強，市場競爭愈來愈激烈。

如今的電子設備，電源已成為不可或缺的一部分，隨著電源效能優化的提高，電源管理技術已經擺脫了過去經常被整合在應用處理器之內的方式，且作為一項重要技術性的研發，逐漸產生了各類電源產品。傳統的電源產品已經不能滿足設備需求，電源產品正朝著高效率、小型化、高穩定性的方向發展。

隨著電子信息時代的到來，新工藝、新技術不斷地推進集成電路的發展，尤其VLSI技術，其極大地提高了模擬電路、數字電路、數模混合電路等在電子產品中的應用，不僅降低了電子產品的制造成本，而且促進了電子產品應用的普及。單片機因具有可靠性高，體積小，控制功能強等優點，在工業控制、家電、通信設備等領域的控制系統中得到了廣泛應用。

給單片機供電的電源，通常采用的系統設計方案有兩種：第一種方案是采用隔離開關變換器。利用工頻變壓器將市電變換到電子線路所需要的電壓范圍，再通過整流電路將變壓器變換后的交流電壓變為單向的脈動直流電壓，利用濾波電路對整流輸出的脈動直流進行平滑處理，得到一個含紋波成分很小的直流電壓，實現AC-DC轉換，最終通過DC-DC變換器給負載供電；另一種方案是采用開關電源拓撲結構。這種方案先完成了AC-DC轉換，交流電通過整流電路變換成具有一定電壓紋波的直流電壓，再利用濾波電路濾除紋波，最終通過開關變換器給負載供電。工頻變壓器體積大，成本高；而開關變換器外圍元件較多，造成電源體積大。因此，采用以上市電供電方案，電源產品體積往往較大。

直流穩壓電源根據功率管的工作方式，主要分為開關電源和線性電源。開關型穩壓器是一種離散系統，其內部的功率管工作在高頻開關狀態，導通電阻小，當流過較大電流時，消耗在功率管上的功率很小，電源效率很高，可達到85％以上，有時也稱它為“高效節能型電源”，現已成為穩壓器的主流產品。但是開關噪聲大是它的致命缺點，大大限制了在低噪聲、低紋波的模擬和射頻領域的應用。而線性穩壓器正好相反，它是個連續系統，效率低、功率管發熱量大、輸出總小于輸入是它的缺點，但它有良好的線性調整率、負載調整率、高電源抑制比、低噪聲等優點，正好可以彌補開關型穩壓器的不足。此外，線性穩壓器因具有低的紋波電壓而被廣泛應用于對噪聲、紋波要求很高的電子設備中。

與其它電源相比，線性穩壓電源具有以下一些突出的優點：在輸出電流較小時，線性穩壓器的成本較低；線性穩壓器的封裝非常適合應用在便攜電子設備中，如無線電話、掌上電腦等；外圍電路簡單，只需要2-3個很小的電容即可構成整個電源方案；超低的輸出電壓噪聲，非常適用于對噪聲敏感的音頻電路的供電電路；同時沒有開關導通關斷時因大電流變化所引發的電磁干擾(EMI)，所以便于設計。正因為如此，線性穩壓器被廣泛應用于手機等便攜式電子設備中。例如，一部手機就可能含多達10個LDO(low dropout regulator，低壓差線性穩壓器)作為內部各個數字和模擬模塊的電源，因而對LDO的需求量很大。