[发明专利]一种DC‑DC开关电源及其电感啸叫消除方法

说明书

技术领域

本发明涉及于DC-DC开关技术领域，尤其涉及一种DC-DC开关电源及其电感啸叫消除方法。

背景技术

电感啸叫是指在DC-DC开关电源中出现电感发出高频微小的兹鸣声的现象，由于很多电子产品都应用了DC-DC开关电源，所以这种现象发生在很多电子产品中，它使本来静音工作的电器出现了轻微响声，严重影响了用户的静音环境。

现有技术中的开关电源的原理如图1所示，图中电源芯片U1有两个gate pin脚(门控脚)，分别接了两个NMOS管Q1和Q2，gate引脚输出的是PWM波形，该PWM电压波用来控制Q1、Q2的导通和关断。L1是储能电感，C1是滤波稳压电容,用于稳定后端VOUT的输出电压。

由于开关电源电压转换的原理是利用Q1打开时向电感L1充电，Q2打开时电感L1储存的磁场能转换为续流的电能达到转换电压的目的，所以图1中Q1与Q2的连接点SW处会因Q1与Q2的高频率切换开关而产生各种杂乱频率电流，这些电流会引起电感线圈微弱的共振，当SW出现20～20KHz频率的杂乱电流时，电感L1的共振噪声就会被人耳听见，这就是所谓的啸叫。

SW处的实际电压波形图如图2所示，其中左侧是理论的SW电压波形，由于开关电源的MOS管Q1、Q2是按一定频率的PWM波打开和关闭，所以SW处的电压也会程现如图2的固定频率方波。但实际的工作中因为MOS管的开关延时和寄生电容及MOS管本身的电阻等，会使SW的方波出现噪声，如图2右边所示，噪声电压叠加到SW的方波就产生幅值更高的噪声电压，这个噪声的频率范围若在20～20KHz范围就会形成啸叫。

目前针对这种电感啸叫的解决方法一般是更换电感或者电感打胶，使电感和噪声电流的共振噪声不落入人耳可听的频率范围。但这种方法存在对器件的依赖性。

发明内容

为克服上述现有技术存在的不足，本发明之目的在于提供一种DC-DC开关电源及其电感啸叫消除方法，以滤去DC-DC开关电源特定频率范围电流，有效消除电感的啸叫声。

为达上述目的，本发明提供的技术方案如下：

一种DC-DC开关电源，包括：

开关电源控制电路,用于产生开关信号SW；

开关电源输出滤波电路，用于将开关电源控制电路产生的开关信号SW转换为稳定的直流电压输出；

降压电路，连接至所述开关电源控制电路的输出端，用于在开关信号SW为高时将开关信号电压降低，而在开关信号SW为低时为毛刺滤除电路提供放电通路；

毛刺滤除电路，串联在所述降压电路与地之间，用于在所述开关信号SW为高时将高于设定电压的开关信号毛刺短路至地，而在开关信号SW为低时通过所述降压电路将电荷放掉。

进一步地，所述降压电路包括一稳压二极管，所述稳压二极管的阴极连接于所述开关电源控制电路输出端，其阳极连接所述毛刺滤除电路。

进一步地，所述毛刺滤除电路包括一毛刺吸收电容，其一端连接所述稳压二极管的阳极，另一端接地。

进一步地，所述毛刺吸收电容为滤波电容或采用容值大中小三个数量级别的电容并联。

进一步地，所述开关电源控制电路包括电源芯片、一NMOS开关管、一PMOS开关管，所述电源芯片的第一输出端连接至所述NMOS开关管的栅极，第二输出端连接至所述PMOS开关管的栅极，所述NMOS开关管的漏极接电源，所述PMOS开关管的漏极接地，所述NMOS开关管的源极、PMOS开关管的源极与所述降压电路、开关电源输出滤波电路连接。

进一步地，所述开关电源输出滤波电路包括一储能电感和滤波电容，所述储能电感的一端连接所述NMOS开关管的源极、PMOS开关管的源极，另一端与所述滤波电容的一端相连组成输出电压节点，所述滤波电容的另一端接地。

为达到上述目的，本发明还提供一种DC-DC开关电源的电感啸叫消除方法，包括如下步骤：

步骤一，利用一开关电源控制电路产生开关信号；

步骤二，利用一开关电源输出滤波电路将开关信号转换为稳定的直流电压输出；

步骤三，在将开关信号转换为稳定的直流电压输出中，利用一降压电路在开关信号为高时将开关信号电压降低，而在开关信号为低时为一毛刺滤除电路提供放电通路；

步骤四，利用一毛刺滤除电路在开关信号为高时将高于设定电压的开关信号毛刺短路至地，而在开关信号为低时通过所述降压电路将电荷放掉。

进一步地，所述降压电路通过一稳压二极管实现。

进一步地，所述毛刺滤除电路通过一毛刺吸收电容实现。