直流開關(guān)電源的輸出方法及裝置、控制電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種直流開關(guān)電源的輸出方法及裝置、控制電路，其中，該直流開關(guān)電源包括：負反饋電路，上述輸出方法包括：獲取交流信號；將獲取的交流信號添加到負反饋電路；獲取負反饋電路根據(jù)交流信號對直流開關(guān)電源的輸出電壓進行調(diào)制后的電壓，其中，調(diào)制后的電壓為疊加了交流脈動的輸出電壓；輸出調(diào)制后的電壓。采用本發(fā)明提供的上述技術(shù)方案，解決了相關(guān)技術(shù)中，在直流電壓上疊加一個交流脈動的輸出的技術(shù)方案結(jié)構(gòu)復(fù)雜、不易實現(xiàn)等技術(shù)問題，從而降低了直流開關(guān)電源的輸出電壓疊加交流信號的復(fù)雜程度，實現(xiàn)簡單。
【專利說明】直流開關(guān)電源的輸出方法及裝置、控制電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及通信領(lǐng)域，具體而言，涉及一種直流開關(guān)電源的輸出方法及裝置、控制電路。
【背景技術(shù)】
[0002]通常的直流開關(guān)電源，都是恒定的直流電壓輸出。為使輸出電壓在輸入電壓全范圍和輸出電流全范圍內(nèi)保持穩(wěn)定，基本上開關(guān)電源都會設(shè)計負反饋電路。將輸出電壓的采樣信號與基準電壓相比較，通過負反饋調(diào)節(jié)開關(guān)電源的占空比，使輸出電壓穩(wěn)定在某個恒定值。
[0003]不過在有些場合，需要直流電壓上疊加一個交流脈動的輸出。比如為了進行產(chǎn)品的輸入電壓傳導(dǎo)抗擾度測試，就需要在產(chǎn)品的輸入電壓上疊加一個交流脈動?；蛘邽榱诉M行芯片的電源抑制比(Power Supply Rejection Ratio,簡稱為PSRR)的測試，也需要在芯片的供電電壓上疊加一個交流脈動。
[0004]由于普通的電源都是恒定的直流輸出，為了解決上述需求，通常的做法是增加一個交流電壓源，將交流電壓通過耦合/去耦網(wǎng)絡(luò)，疊加在直流電源的輸出上，產(chǎn)生一個直流偏置上疊加交流脈動輸出的源。如圖1所示，直流電源提供恒定的直流電壓，交流電源通過一個耦合或去耦網(wǎng)絡(luò)將交流電壓耦合到直流輸出上。
[0005]被測產(chǎn)品的輸入電壓Vin可以分解為2部分，一部分是穩(wěn)定的直流電平VIN，由直流電源VDC提供。另外一部分是脈動的交流電壓Λ Vin,由交流電源VAC提供。
[0006]但是這種方法有很多缺點，特別是在中大功率的應(yīng)用場合更是如此:
[0007]①增加了一個交流電源。
[0008]②增加了一個耦合/去耦網(wǎng)絡(luò)。如圖1中的2個電阻R、2個電容C、1個共模電感L共同組成一個耦合/去耦網(wǎng)絡(luò)。耦合/去耦網(wǎng)絡(luò)的作用是將交流電壓疊加到被測產(chǎn)品的輸入端口，同時保證直流電源與交流電源互不干擾。
[0009]③耦合/去耦網(wǎng)絡(luò)中的電感和電容要求極高，需要有良好的頻率特性。但是，實際中的電感和電容的參數(shù)值總是隨著頻率的改變而改變。因此，圖1中的耦合/去耦網(wǎng)絡(luò)只能適應(yīng)某一個固定頻段。如果被測產(chǎn)品的功率較大，并且需要在直流電平上疊加低頻的交流脈動(比如IOOHz左右)，那么圖1中的電感L體積將變得很大，很難在工程上實現(xiàn)。
[0010]當然，在需要交流電壓頻率更低的場合(比如小于IKHz)，可以采用線性電源來實現(xiàn)直流疊加交流的輸出。比如某些AC SOURCE就能夠在直流輸出上疊加小于IKHz的交流脈動。但是眾所周知，線性電源體積大，很難實現(xiàn)高頻的交流輸出。
[0011]針對相關(guān)技術(shù)中的上述問題，目如尚未提出有效的解決方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]針對相關(guān)技術(shù)中，在直流電壓上疊加一個交流脈動的輸出的技術(shù)方案結(jié)構(gòu)復(fù)雜、不易實現(xiàn)等技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種直流開關(guān)電源的輸出方法及裝置、控制電路，以至少解決上述問題。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種直流開關(guān)電源的輸出方法，其中，直流開關(guān)電源包括:負反饋電路，上述方法包括:獲取交流信號；將獲取的交流信號添加到負反饋電路；獲取負反饋電路根據(jù)交流信號對直流開關(guān)電源的輸出電壓進行調(diào)制后的電壓，其中，調(diào)制后的電壓為疊加了交流脈動的輸出電壓；輸出調(diào)制后的電壓。
[0014]將獲取的交流信號添加到負反饋電路包括:將交流信號與輸出電壓進行采樣并加權(quán)；將采樣并加權(quán)后的信號輸入到負反饋電路。
[0015]將獲取的交流信號添加到負反饋電路包括:將交流信號與負反饋電路的基準電壓進行加權(quán)采樣并將加權(quán)采樣后的信號作為基準電壓輸入到負反饋電路。
[0016]將獲取的交流信號添加到負反饋電路包括:獲取信號發(fā)生器直接輸出的疊加了直流偏置電壓和交流信號的信號并將獲取的信號作為負反饋電路的基準電壓；將基準電壓輸入到負反饋電路。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種直流開關(guān)電源的輸出裝置，包括:第一獲取模塊，用于獲取交流信號；添加模塊，用于將獲取的交流信號添加到負反饋電路；第二獲取模塊，用于獲取負反饋電路根據(jù)交流信號對直流開關(guān)電源的輸出電壓進行調(diào)制后的電壓，其中，調(diào)制后的電壓為疊加了交流脈動的輸出電壓；輸出模塊，用于輸出調(diào)制后的電壓。
[0018]上述添加模塊包括:第一加權(quán)采樣單元，用于將交流信號與輸出電壓進行采樣并加權(quán)；第一輸入單元，用于將第一加權(quán)采樣單元采樣并加權(quán)后的信號輸入到負反饋電路。
[0019]上述添加模塊包括:第二加權(quán)采樣單元，用于將交流信號與負反饋電路的基準電壓進行加權(quán)采樣；第二輸入單元，用于將第二加權(quán)采樣單元加權(quán)采樣后的信號作為基準電壓輸入到負反饋電路。
[0020]上述添加模塊還包括:獲取單元，用于獲取信號發(fā)生器直接輸出的疊加了直流偏置電壓和交流信號的信號并將獲取的信號作為負反饋電路的基準電壓；第三輸入單元，用于將獲取單元獲取的基準電壓輸入到負反饋電路。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的再一個方面，提供了一種直流開關(guān)電源的控制電路，包括:負反饋電路，還包括:信號產(chǎn)生器，與負反饋電路耦合連接，用于產(chǎn)生交流信號，并將產(chǎn)生的交流信號輸入到負反饋電路；負反饋電路，對直流開關(guān)電源的輸出電壓進行調(diào)制，其中，調(diào)制后的輸出電壓為疊加了交流脈動的輸出電壓。
[0022]上述控制電路還包括:第一加權(quán)采樣電路，與信號產(chǎn)生器和負反饋電路連接，用于將交流信號與輸出電壓進行采樣并加權(quán)，并將采樣并加權(quán)后的信號輸入到負反饋電路。
[0023]上述控制電路還包括:第二加權(quán)采樣電路，與信號產(chǎn)生器和負反饋電路連接，用于將交流信號與負反饋電路的基準電壓進行加權(quán)采樣并將加權(quán)采樣后的信號作為基準電壓輸入到負反饋電路。
[0024]上述信號產(chǎn)生器，還用于直接輸出疊加了直流偏置電壓和交流信號的信號并將獲取的信號作為負反饋電路的基準電壓輸入到負反饋電路。
[0025]通過本發(fā)明，采用將交流信號引入到直流開關(guān)電源的負反饋電路中，通過交流信號對直流開關(guān)電源的輸出電壓調(diào)制成疊加了交流脈動的輸出電壓，解決了相關(guān)技術(shù)中，在直流電壓上疊加一個交流脈動的輸出的技術(shù)方案結(jié)構(gòu)復(fù)雜、不易實現(xiàn)等技術(shù)問題，從而降低了直流開關(guān)電源的輸出電壓疊加交流信號的復(fù)雜程度，實現(xiàn)簡單?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0026]此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當限定。在附圖中:
[0027]圖1為根據(jù)相關(guān)技術(shù)的直流電源疊加交流脈動輸出給被測產(chǎn)品供電的原理框圖；
[0028]圖2為根據(jù)本發(fā)明實施例1的直流開關(guān)電源的輸出方法的流程圖；
[0029]圖3為根據(jù)本發(fā)明實施例1的直流開關(guān)電源的輸出裝置的結(jié)構(gòu)框圖；
[0030]圖4為根據(jù)本發(fā)明實施例1的直流開關(guān)電源的輸出裝置的另一結(jié)構(gòu)框圖；
[0031]圖5為根據(jù)本發(fā)明實施例2的直流開關(guān)電源的控制電路的原理框圖；
[0032]圖6為根據(jù)本發(fā)明實施例2的對交流信號與直流輸出電壓進行加權(quán)采樣實現(xiàn)調(diào)制的控制電路的原理框圖；
[0033]圖7為根據(jù)本發(fā)明實施例2的對交流信號與負反饋電路基準電壓進行加權(quán)采樣實現(xiàn)調(diào)制的控制電路的原理框圖；
[0034]圖8為根據(jù)本發(fā)明實施例3的直流電源疊加交流脈動輸出給被測產(chǎn)品供電的原理框圖；
[0035]圖9為根據(jù)本發(fā)明實施例3的對直流電源輸出電壓進行調(diào)制采用的電路示意圖；
[0036]圖10為根據(jù)本發(fā)明實施例3的對直流電源輸出電壓進行調(diào)制采用的電路另一示意圖；
[0037]圖11為根據(jù)本發(fā)明實施例3的對直流電源輸出電壓進行調(diào)制采用的電路再一示意圖；
[0038]圖12為根據(jù)本發(fā)明實施例4的對直流電源輸出電壓進行調(diào)制采用的電路原理圖；
[0039]圖13為根據(jù)本發(fā)明實施例4的輸出帶載為16A，交流脈動頻率為IOOHz時的輸出電壓示意圖；
[0040]圖14為根據(jù)本發(fā)明實施例4的輸出帶載為16A，交流脈動頻率為IkHz時的輸出電壓示意圖；
[0041]圖15為根據(jù)本發(fā)明實施例4的輸出帶載為16A，交流脈動頻率為IOkHz時的輸出電壓示意圖；
[0042]圖16為根據(jù)本發(fā)明實施例4的輸出帶載為16A，交流脈動頻率為IOlkHz時的輸出電壓示意圖。
【具體實施方式】
[0043]下文中將參考附圖并結(jié)合實施例來詳細說明本發(fā)明。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。
[0044]考慮到相關(guān)技術(shù)中，在直流電壓上疊加一個交流脈動的輸出的技術(shù)方案結(jié)構(gòu)復(fù)雜、不易實現(xiàn)等技術(shù)問題等技術(shù)問題，以下結(jié)合實施例提供了相關(guān)的解決方案，現(xiàn)詳細說明。
[0045]實施例1
[0046]圖2為根據(jù)本發(fā)明實施例1的直流開關(guān)電源的輸出方法的流程圖。其中，該直流開關(guān)電源包括:負反饋電路。如圖2所示，該方法包括:
[0047]步驟S202，獲取交流信號；
[0048]步驟S204，將獲取的交流信號添加到負反饋電路；
[0049]步驟S206，獲取負反饋電路根據(jù)交流信號對直流開關(guān)電源的輸出電壓進行調(diào)制后的電壓，其中，調(diào)制后的電壓為疊加了交流脈動的輸出電壓；
[0050]步驟S208，輸出上述調(diào)制后的電壓。
[0051]通過上述處理步驟，由于采用了將獲取的交流信號添加到負反饋電路以便對直流開關(guān)電源輸出電壓進行調(diào)制的技術(shù)手段，相對于采用增加交流電壓源來實現(xiàn)直流電源輸出電壓上疊加交流脈動的技術(shù)手段，結(jié)構(gòu)簡單，便于實現(xiàn)。
[0052]將獲取的交流信號添加(或稱為引用)到負反饋電路的方式有多種，例如可以通過但不限于以下之一形式實現(xiàn):
[0053](I)將交流信號與輸出電壓進行采樣并加權(quán)；將采樣并加權(quán)后的信號輸入到負反饋電路。
[0054](2)將交流信號與負反饋電路的基準電壓進行加權(quán)采樣并將加權(quán)采樣后的信號作為基準電壓輸入到負反饋電路。
[0055]( 3 )獲取信號發(fā)生器直接輸出的疊加了直流偏置電壓和交流信號的信號并將獲取的信號作為負反饋電路的基準電壓；將基準電壓輸入到負反饋電路。
[0056]在本實施例中還提供了一種直流開關(guān)電源的輸出裝置，用于實現(xiàn)上述實施例及優(yōu)選實施方式，已經(jīng)進行過說明的不再贅述，下面對該裝置中涉及到的模塊進行說明。如以下所使用的，術(shù)語“模塊”可以實現(xiàn)預(yù)定功能的軟件和/或硬件的組合。盡管以下實施例所描述的裝置較佳地以硬件來實現(xiàn)，但是軟件，或者軟件和硬件的組合的實現(xiàn)也是可能并被構(gòu)想的。圖3為根據(jù)本發(fā)明實施例1的直流開關(guān)電源的輸出裝置的結(jié)構(gòu)框圖。如圖3所示，該裝置包括:
[0057]第一獲取模塊30，連接至添加模塊32，用于獲取交流信號；
[0058]添加模塊32，用于將獲取的交流信號添加到負反饋電路；
[0059]第二獲取模塊34，連接至輸出模塊36，用于獲取負反饋電路根據(jù)交流信號對直流開關(guān)電源的輸出電壓進行調(diào)制后的電壓，其中，調(diào)制后的電壓為疊加了交流脈動的輸出電壓；
[0060]輸出模塊36,用于輸出調(diào)制后的電壓。
[0061]通過上述各個模塊實現(xiàn)的功能，同樣可以采用將獲取的交流信號添加到負反饋電路以便對直流開關(guān)電源輸出電壓進行調(diào)制的技術(shù)手段，相對于采用增加交流電壓源來實現(xiàn)直流電源輸出電壓上疊加交流脈動的技術(shù)手段，結(jié)構(gòu)簡單，便于實現(xiàn)
[0062]將獲取的交流信號添加到負反饋電路的方式有多種，例如可以通過以下方式實現(xiàn):
[0063]第一種方式
[0064]如圖4所示，上述添加模塊32包括:第一加權(quán)采樣單元320，連接至第一輸入單元322,用于將交流信號與輸出電壓進行米樣并加權(quán)；第一輸入單兀322,用于將第一加權(quán)米樣單元320采樣并加權(quán)后的信號輸入到負反饋電路。
[0065]第二種方式[0066]如圖4所示，上述添加模塊32，包括:第二加權(quán)采樣單元324，連接至第二輸入單元326，用于將交流信號與負反饋電路的基準電壓進行加權(quán)采樣；第二輸入單元326，用于將第二加權(quán)采樣單元324加權(quán)采樣后的信號作為基準電壓輸入到負反饋電路。
[0067]第三種方式
[0068]如圖4所示，上述添加模塊32包括:獲取單元328，連接至第三輸入單元330，用于獲取信號發(fā)生器直接輸出的疊加了直流偏置電壓和交流信號的信號并將獲取的信號作為負反饋電路的基準電壓；第三輸入單元330，用于將獲取單元328獲取的基準電壓輸入到負反饋電路。
[0069]實施例2
[0070]本實施例提供一種直流開關(guān)電源的控制電路，如圖5所示，該電路包括:
[0071]信號產(chǎn)生器50，與負反饋電路52耦合連接，用于產(chǎn)生交流信號，并將產(chǎn)生的交流信號輸入到負反饋電路；
[0072]負反饋電路52，對直流開關(guān)電源的輸出電壓進行調(diào)制，其中，調(diào)制后的輸出電壓為疊加了交流脈動的輸出電壓。需要說明的是，在本實施例中，信號產(chǎn)生器50與負反饋電路52之間并不一定為直接連接，也可以間接連接(例如圖6和圖7所示實施例)
[0073]上述電路還可以包括以下之一:
[0074]如圖6所示，該電路包括:第一加權(quán)采樣電路60，與信號產(chǎn)生器50和負反饋電路52連接，用于將交流信號與輸出電壓進行采樣并加權(quán)，并將采樣并加權(quán)后的信號輸入到負反饋電路52。
[0075]如圖7所示，該電路包括:第二加權(quán)采樣電路70，與信號產(chǎn)生器50和負反饋電路52連接，用于將交流信號與負反饋電路的基準電壓進行加權(quán)采樣并將加權(quán)采樣后的信號作為基準電壓輸入到負反饋電路52。
[0076]在本實施例中，上述信號產(chǎn)生器50，與負反饋電路52直接連接，還用于直接輸出疊加了直流偏置電壓和交流信號的信號并將獲取的信號作為負反饋電路52的基準電壓輸入到負反饋電路52。
[0077]為了更好地理解上述實施例，以下結(jié)合實施例和相關(guān)附圖詳細說明。
[0078]實施例3
[0079]本實施例提供一種結(jié)構(gòu)更加簡單、成本更低的直流開關(guān)電源。該開關(guān)電源可以直接在直流輸出上疊加高頻交流脈動的輸出，如圖8所示。
[0080]本實施例的主要設(shè)計思想在于，將交流信號引入負反饋，與輸出電壓、基準信號共同參與運放的比例積分微分(Proportional, Integral and Derivative,簡稱為PID)調(diào)節(jié)，使輸出電壓實現(xiàn)在直流偏置的基礎(chǔ)上疊加交流脈動的輸出。
[0081]具體電路方案如圖9所示，該電路包括:信號發(fā)生器、加權(quán)采樣網(wǎng)絡(luò)、以及反饋運放、。加權(quán)米樣網(wǎng)絡(luò)將信號發(fā)生器的信號AV與開關(guān)電源的輸出電壓Vo進行取樣,輸出加權(quán)米樣信號V-。
[0082]加權(quán)采樣網(wǎng)絡(luò)可以通過阻容器件構(gòu)成，也可以通過軟件算法生成。只要滿足輸出信號V-是信號發(fā)生器的信號Δ V與輸出電壓Vo的合成即可，即:
[0083]V-=aX AV+bXV0...........................①
[0084]上式①中的a和b即為加權(quán)采樣網(wǎng)絡(luò)的加權(quán)系數(shù)。[0085]根據(jù)運放虛短的概念，又有V_=VKEF。將Vkef從代入上式，求解Vo，得:
[0086]
【權(quán)利要求】
1.一種直流開關(guān)電源的輸出方法，其中，所述直流開關(guān)電源包括:負反饋電路，其特征在于，所述方法包括: 獲取交流信號； 將獲取的所述交流信號添加到所述負反饋電路； 獲取所述負反饋電路根據(jù)所述交流信號對所述直流開關(guān)電源的輸出電壓進行調(diào)制后的電壓，其中，所述調(diào)制后的電壓為疊加了交流脈動的輸出電壓； 輸出所述調(diào)制后的電壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，將獲取的所述交流信號添加到所述負反饋電路包括: 將所述交流信號與所述輸出電壓進行采樣并加權(quán)； 將采樣并加權(quán)后的信號輸入到所述負反饋電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，將獲取的所述交流信號添加到所述負反饋電路包括: 將所述交流信號與所述負反饋電路的基準電壓進行加權(quán)采樣并將加權(quán)采樣后的信號作為基準電壓輸入到所述負反饋電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所 述的方法，其特征在于，將獲取的所述交流信號添加到所述負反饋電路包括: 獲取信號發(fā)生器直接輸出的疊加了直流偏置電壓和交流信號的信號并將獲取的所述信號作為所述負反饋電路的基準電壓； 將所述基準電壓輸入到所述負反饋電路。
5.一種直流開關(guān)電源的輸出裝置，其特征在于，包括: 第一獲取模塊，用于獲取交流信號； 添加模塊，用于將獲取的所述交流信號添加到所述負反饋電路； 第二獲取模塊，用于獲取所述負反饋電路根據(jù)所述交流信號對所述直流開關(guān)電源的輸出電壓進行調(diào)制后的電壓，其中，所述調(diào)制后的電壓為疊加了交流脈動的輸出電壓； 輸出模塊，用于輸出所述調(diào)制后的電壓。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述添加模塊包括: 第一加權(quán)采樣單元，用于將所述交流信號與所述輸出電壓進行采樣并加權(quán)； 第一輸入單元，用于將所述第一加權(quán)采樣單元采樣并加權(quán)后的信號輸入到所述負反饋電路。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述添加模塊包括: 第二加權(quán)采樣單元，用于將所述交流信號與所述負反饋電路的基準電壓進行加權(quán)采樣； 第二輸入單元，用于將所述第二加權(quán)采樣單元加權(quán)采樣后的信號作為基準電壓輸入到所述負反饋電路。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述添加模塊還包括: 獲取單元，用于獲取信號發(fā)生器直接輸出的疊加了直流偏置電壓和交流信號的信號并將獲取的所述信號作為所述負反饋電路的基準電壓； 第三輸入單元，用于將所述獲取單元獲取的基準電壓輸入到所述負反饋電路。
9.一種直流開關(guān)電源的控制電路，包括:負反饋電路，其特征在于，還包括: 信號產(chǎn)生器，與所述負反饋電路耦合連接，用于產(chǎn)生交流信號，并將產(chǎn)生的交流信號輸入到所述負反饋電路； 所述負反饋電路，對所述直流開關(guān)電源的輸出電壓進行調(diào)制，其中，調(diào)制后的輸出電壓為疊加了交流脈動的輸出電壓。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的控制電路，其特征在于，還包括: 第一加權(quán)采樣電路，與所述信號產(chǎn)生器和所述負反饋電路連接，用于將所述交流信號與所述輸出電壓進行采樣并加權(quán)，并將采樣并加權(quán)后的信號輸入到所述負反饋電路。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的控制電路，其特征在于，還包括: 第二加權(quán)采樣電路，與所述信號產(chǎn)生器和所述負反饋電路連接，用于將所述交流信號與所述負反饋電路的基準電壓進行加權(quán)采樣并將加權(quán)采樣后的信號作為基準電壓輸入到所述負反饋電路。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的控制電路，其特征在于，所述信號產(chǎn)生器，還用于直接輸出疊加了直流偏置電壓和交流信號的信號并將獲取的所述信號作為所述負反饋電路的基準電壓輸入到所述負反饋電路。`
【文檔編號】H02M3/00GK103715881SQ201210379815
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2012年10月9日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月9日
【發(fā)明者】楊國科, 冷迪 申請人:中興通訊股份有限公司