CN201674399U - 一种低纹波电源装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种低纹波电源装置，包括直流输入单元、半桥开关单元、开关驱动电路、磁芯电感、电流检测单元、输出滤波电容、第一电压输出端以及控制芯片，所述直流输入单元的输出端与半桥开关单元和控制芯片连接，半桥开关单元通过开关驱动电路与控制芯片连接，半桥开关单元的输出端依次与磁芯电感、电流检测单元、输出滤波电容串接后与第一电压输出端相连，电流检测单元的输出端与控制芯片连接。本实用新型可以保证直流电压具有极低的纹波，避免产生浪涌和噪声，从而进一步避免引发电磁干扰问题，保证供电的稳定可靠性，可以满足无线通信产品的高要求。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种开关电源转换装置，特别是一种能够有效抑制电源纹波的电源装置。
背景技术
无线通信设备对电源设备性能的要求极高，除了要求电源设备能够提供稳定的直流供电电压外，还需要其具有良好的转换效率以及极低的电磁干扰。目前无线通信设备所用的电源设备大都通过开关电源实现，其中BUCK DC/DC转换器是使用最为广泛的降压型直流开关电源转换器，具有输入/输出电压低，负载电流大，电压转换效率高等优点，但由于开关电源在开关切换操作时会产生急剧的电压和电流变化，这些形成的浪涌和噪声将作为传导噪声或辐射噪声传递至电子设备，引发电磁干扰问题，并且在传导噪声中也时常会产生很大的环路电流，上述传导噪声在设备输入端产生的纹波电压严重影响通信设备工作的稳定性、降低通信设备的通话质量和数据传速率，因此，现时的直流开关电源设备还未能满足无线通信设备的要求。
实用新型内容
为解决上述问题，本实用新型提供一种能够有效抑制电源纹波、可提供稳定可靠工作电源的低纹波电源装置。
本实用新型为解决其问题所采用的技术方案是：
一种低纹波电源装置，包括直流输入单元、半桥开关单元、开关驱动电路、磁芯电感、电流检测单元、输出滤波电容、第一电压输出端以及控制芯片，所述直流输入单元的输出端与半桥开关单元和控制芯片连接，半桥开关单元通过开关驱动电路与控制芯片连接，半桥开关单元的输出端依次与磁芯电感、电流检测单元、输出滤波电容串接后与第一电压输出端相连，电流检测单元的输出端与控制芯片连接。
其中作为优选的实施方式，该电源装置还包括电荷泵电路单元，所述电荷泵电路单元的输入端与第一电压输出端连接，电荷泵电路单元的输出端与控制芯片相连。
所述半桥开关单元包括高端NMOS管和低端NMOS管，高端NMOS管的一端与直流输入单元连接，高端NMOS管的另一端与低端NMOS管的一端连接，低端NMOS管的另一端与地连接，高端NMOS管和低端NMOS管与低端NMOS管的连接处作为半桥开关单元的输出端，所述半桥开关单元的输出端与地之间并接有续流二极管。
作为优选的实施方式，所述电流检测单元为电流检测电阻，所述电流检测电阻串接于磁芯电感和输出滤波电容之间，电流检测电阻的两端设置有与控制芯片相连的连接线。
作为优选的实施方式，该电源装置包括第二电压输出端以及滤波单元、线性稳压单元，所述第二电压输出端依次通过线性稳压单元和滤波单元与第一电压输出端连接。
本实用新型的有益效果是：本实用新型的输入直流经过半桥开关单元后形成方波，方波输出在经过磁芯电感、输出滤波电容进行滤波、稳压处理后形成直流输出，利用对输入电压大小的检测信号和电流检测单元的反馈信号，控制芯片可以通过开关驱动电路对半桥开关单元中的开关管的通断进行控制，改变方波输出从而得到所需要的直流电压输出，这一控制的方法可以保证直流电压具有极低的纹波，避免产生浪涌和噪声，从而进一步避免引发电磁干扰问题，保证供电的稳定可靠性，可以满足无线通信产品的高要求。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：
图1为本实用新型的系统组成示意图。
具体实施方式
参照图1，本实用新型所提供的一种低纹波电源装置，包括直流输入单元1、半桥开关单元2、开关驱动电路3、磁芯电感4、电流检测单元5、输出滤波电容6、第一电压输出端7以及控制芯片8，其中直流输入单元1一般包括输入LC滤波电路，用于稳定所连接的直流输入电压，直流输入单元1的输出端与半桥开关单元2和控制芯片8连接，直流输入单元1一方面用于向控制芯片8初始工作时的工作能量，并向控制芯片8提供输入电压大小的检测信号，另一方面用于向半桥开关单元2提供转换能量源。
半桥开关单元2通过开关驱动电路3与控制芯片8连接，半桥开关单元2所包含的开关管在控制芯片8下实现通断。半桥开关单元2的输出端依次与磁芯电感4、电流检测单元5、输出滤波电容6串接后与第一电压输出端7相连，半桥开关单元2输出的为方波信号，在磁芯电感4、输出滤波电容6的滤波作用下可以转换为直流电压输出，该直流电压输出通过第一电压输出端7向外部供电，其中，输出滤波电容的容量应该尽量大，保证所输出的直流电压大小持续稳定。
电流检测单元5的输出端与控制芯片8连接，利用电流检测单元5可以将电流大小信号反馈到控制芯片8中，控制芯片8可以根据此信号对其输出到半桥开关单元2的驱动信号进行控制，确保所输出电压大小为所需值。在实际应用时，所述电流检测单元5优选为电流检测电阻R，电流检测电阻R串接于磁芯电感4和输出滤波电容6之间，电流检测电阻R的两端设置有与控制芯片8相连的连接线，这时反馈到控制芯片8中的信号直接反映的是电阻R两端的电压大小，根据电阻R的阻值大小控制芯片8可以计算得到相应的电流大小。
电源装置的输入直流电压不稳定，为了使得控制芯片8得到稳定的足够高的供电电压，使得其所输出到半桥开关单元2的驱动信号具有良好的驱动能力，保证半桥开关单元2具有高转换效率，该电源装置还包括电荷泵电路单元9，所述电荷泵电路单元9的输入端与第一电压输出端7连接，电荷泵电路单元9的输出端与控制芯片8相连，由于第一电压输出端7所输出的电压基本恒定，通过电荷泵电路单元9进行转换后所得到的电压大小也恒定，根据电荷泵电路单元9的转换特性，电荷泵电路单元9所输出的电压大小约为第一电压输出端7电压的两倍，这一恒定的电压可以向控制芯片8提供足够高的供电电压，此时控制芯片8从输入直流电压供电状态转为电荷泵供电状态。
作为优选的实施方式，所述半桥开关单元2包括高端NMOS管Q1和低端NMOS管Q2，MOS管为电压方式驱动，与晶闸管相比，其开关速度更快。应用时，高端NMOS管Q1的一端与直流输入单元1连接，高端NMOS管Q1的另一端与低端NMOS管Q2的一端连接，低端NMOS管Q2的另一端与地GND连接，高端NMOS管Q1和低端NMOS管Q2与低端NMOS管Q2的连接处作为半桥开关单元2的输出端，高端NMOS管Q1和低端NMOS管Q2在驱动信号的作用下轮流开通关断，假设Q1的导通时间为T1，截止的时间为T2，T1与(T1+T2)的比值就是占空比D，此时输出电压Uo与输入电压Uin的关系为Uo＝D*Uin，为了得到尖峰和纹波更小的输出电压Uo，在输出端与地GND之间需要加续流二极管D，该续流二极管D优选为肖特基二极管，此外，输出端所接电阻R将采样信号送入到控制芯片8中，该采样信号经控制芯片8内部的误差放大器放大后输出的电压与锯齿波构成电压比较器，然后输出PWM控制方波到开关驱动电路3，通过控制MOS管的开与关来及时调节导通和关断的时间，输出稳定的电压。
此外，作为进一步优选的实施方式，该电源装置还包括第二电压输出端10以及滤波单元11、线性稳压单元12，所述第二电压输出端10依次通过线性稳压单元12和滤波单元11与第一电压输出端7连接，利用线性稳压单元12的电压变换能力，第二电压输出端7可以输出另一个稳定的的比第一电压输出端7电压小的直流电压值。
本实用新型为一降压型的直流开关电源转换器，应用于无线通信设备中时，所连接的输入直流电压范围一般在7V～30V之间，第一电压输出端7的输出电压大小为5V，具有6A的电流输出能力，其输出纹波小于50mV，第二电压输出端10所输出的电压大小为3.3V，具有2A的电流输出能力，其输出纹波小于30mV。上述输出可以为无线通信设备提供可靠的工作电源，从而保证设备工作的稳定性，提高语音通话质量，降低数据传输的误码率。
本实用新型除了可以用于向无线通信设备供电外，还可以于便携式仪器、笔记本电脑或掌上电脑、电池供电的数码设备、工业设备配电等领域使用，应用范围广泛。
Claims (5)
1.一种低纹波电源装置，其特征在于：包括直流输入单元(1)、半桥开关单元(2)、开关驱动电路(3)、磁芯电感(4)、电流检测单元(5)、输出滤波电容(6)、第一电压输出端(7)以及控制芯片(8)，所述直流输入单元(1)的输出端与半桥开关单元(2)和控制芯片(8)连接，半桥开关单元(2)通过开关驱动电路(3)与控制芯片(8)连接，半桥开关单元(2)的输出端依次与磁芯电感(4)、电流检测单元(5)、输出滤波电容(6)串接后与第一电压输出端(7)相连，电流检测单元(5)的输出端与控制芯片(8)连接。
2.根据权利要求1所述的一种低纹波电源装置，其特征在于：该电源装置还包括电荷泵电路单元(9)，所述电荷泵电路单元(9)的输入端与第一电压输出端(7)连接，电荷泵电路单元(9)的输出端与控制芯片(8)相连。
3.根据权利要求1所述的一种低纹波电源装置，其特征在于：所述半桥开关单元(2)包括高端NMOS管(Q1)和低端NMOS管(Q2)，高端NMOS管(Q1)的一端与直流输入单元(1)连接，高端NMOS管(Q1)的另一端与低端NMOS管(Q2)的一端连接，低端NMOS管(Q2)的另一端与地(GND)连接，高端NMOS管(Q1)和低端NMOS管(Q2)与低端NMOS管(Q2)的连接处作为半桥开关单元(2)的输出端，所述半桥开关单元(2)的输出端与地(GND)之间并接有续流二极管(D)。
4.根据权利要求1所述的一种低纹波电源装置，其特征在于：所述电流检测单元(5)为电流检测电阻(R)，所述电流检测电阻(R)串接于磁芯电感(4)和输出滤波电容(6)之间，电流检测电阻(R)的两端设置有与控制芯片(8)相连的连接线。
5.根据权利要求1所述的一种低纹波电源装置，其特征在于：该电源装置包括第二电压输出端(10)以及滤波单元(11)、线性稳压单元(12)，所述第二电压输出端(10)依次通过线性稳压单元(12)和滤波单元(11)与第一电压输出端(7)连接。
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