[发明专利]一种DC-DC转换器

说明书

技术领域

本发明属于电源技术领域，具体的说涉及一种DC-DC转换器。

背景技术

集成电路的噪声在射频应用方面是一个非常敏感的指标，高频噪声会严重影响射频电路的性能。传统的射频电路供电一般采用PWM调制方式的DC-DC变换器(结构如图1所示)，其具有输出电压稳定，纹波小，稳态误差小等特点，但是其固定频率的PWM调制方式会不可避免地引入谐波噪声，这对射频电路是十分不利的。Sigma-Delta调制DC-DC变换器采用Sigma-Delta调制方式(结构如图2所示)，产生不固定频率的调制周期，使得以开关频率为基波的谐波噪声得到抑制，输出电压频谱更加平缓，适用于射频电路的供电，但其调制器结构复杂，整体功耗增大。

发明内容

本发明所要解决的，就是针对上述的问题，提出一种DC-DC转换器。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种DC-DC转换器，如图3所示，包括PMOS功率管MP、NMOS功率管MN、电感L、第一电容C、第二电容Cc、第一运算放大器OP1、第二运算放大器OP2、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R、第六电阻RF1、第七电阻RF2、钟控比较量化器模块和功率管驱动模块；PMOS功率管MP的源极接电源VIN，其栅极接功率管驱动模块的第一输出端，其漏极接NMOS功率管MN的漏极，其漏极依次通过电感L和第一电容C后接地；NMOS功率管MN的栅极接功率管驱动模块的第二输出端，其漏极接PMOS功率管MP漏极与电感L的连接点，其源极接地；第五电阻R与第一电容C并联；第六电阻RF1和第七电阻RF2串联后与第五电阻R并联；第六电阻RF1和第七电阻RF2的连接点接第一运算放大器OP1的正向输入端；第一运算放大器OP1的负向输入端通过第一电阻R1后接其输出端；第一运算放大器OP1的负向输入端与第一电阻R1的连接点通过第二电阻R2和第二电容Cc后接基准电压；第二运算放大器OP2的正向输入端接第一运算放大器OP1的输出端，其负向输入端通过第四电阻R4后接基准电压，其负向输入端通过第三电阻R3后接其输出端；钟控比较量化器模块的第一输入端接基准电压，其第二输入端接第二运算放大器OP2的输出端，其输出端接功率管驱动模块的输入端。

本发明总的技术方案，第一运算放大器OP1、电阻R1、电阻R2、电容Cc共同构成了相位超前补偿模块；第二运算放大器OP2、电阻R3、电阻R4共同构成了比例放大器模块；相位超前补偿模块用于根据RF2上的输出采样电压，输出比例放大器模块的输入信号；第一运算放大器OP1、电阻R1和R2，电容Cc实现了相位超前补偿，使整体DC-DC环路稳定；

比例放大器模块用于根据基准电压Vref和相位超前补偿模块的输出信号，输出钟控比较量化器的输入信号。第二运算放大器OP2、电阻R3和R4实现了比例放大，其中R3＝R4，则输出直流电平等于Vref，则OP2的正输入端也会被钳位在Vref。而相位超前补偿模块输出的交流信号可以通过OP2输出给钟控比较量化器，这样便完成了做差的功能。

钟控比较量化器用于根据相位超前补偿模块的输出，产生不固定频率的驱动脉冲信号，输出给功率管驱动模块，形成不固定频率的功率管调制。

本发明的有益效果为，将Sigma-Delta调制器的结构嵌套进DC-DC整体环路，实现不固定频率的调制，同时简化结构，降低功耗；典型情况下，本发明的DC-DC变换器输出电压为1.218V，稳态误差小于20mV，纹波为8mV。调制时钟频率为10MHz，输出频谱噪声比传统PWM调制最大低了30dB。

附图说明

图1为传统PWM调制DC-DC整体电路结构示意图；

图2为Sigma-Delta调制DC-DC整体电路结构示意图；

图3为本发明的整体电路结构示意图；

图4为本发明的整体电路结构简化示意图；

图5为本发明的电路瞬态仿真波形示意图；

图6为本发明的输出频谱波形示意图；

图7为传统PWM调制DC-DC变换器输出频谱波形示意图。

具体实施方式

下面结合附图，详细描述本发明的技术方案：