一种增强型可控稳压源装置的制作方法

本发明属于板级供电电源合成技术领域，更为具体地讲，涉及一种增强型可控稳压源装置。

背景技术：

电源是所有电子系统工作的能量来源，稳定可靠的电源是系统高性能的基础条件。电路板级电源的供给，对于该模块的功能指标的实现则尤为重要。板级电源的要求，通常涉及电平稳定性高、体积小且集成度高，但对输出功率要求相对较小。

传统的电路板级电源，例如数字系统中的+5.0v，-5.2v，+1.3v等，通常采用dc/dc的方法获取，或者对于更小功率需求则采用稳压二极管方法得到。但是采用这些方法得到的板级稳压电源，通常正电源仅具有电流输出能力而缺乏电流吸收能力，负电源仅具有电流吸收能力而缺乏电流输出能力。在较多的应用场合，这样的输出驱动的局限则无法满足系统需要。例如负载为全负偏系统(系统供电全部位负电源)时，则要求其中相对高电源(仍然为负电源)应当具有输出电流的能力；或者对于全正偏系统(系统供电全部为正电源)，则要求其中相对低电源(仍然为正电源)应当具有吸收电流的能力；另外，在大幅变化的负载中，则可能要求输出稳压电源同时具有输出电流和吸收电流的能力，比如lvpecl的端接电源vtt(1.3v)，当负载接收高电平时vtt能够吸收电流，反之当负载接收低电平时能够输出电流。因此，板级稳压电源不仅需要提供负载系统所需的稳定电平，还需要根据负载变化在吸收电流与输出电流之间自由切换。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种增强型可控稳压源装置，利用正负电源交替供电，从而为电路板级系统提供稳定可靠的稳压源。

为实现上述发明目的，本发明一种增强型可控稳压源装置，其特征在于，包括：输出电压可控电路、增强输出电路和滤波电路；

所述的输出电压可控电路包括：dac控制电路、参考电平产生电路和稳压电平合成电路；

外部fpga控制信号输入至dac控制电路，dac电路将输入的外部fpga控制信号输入转化为模拟信号，标记为可控电平vdac信号；

参考电平产生电路产生dac芯片所需的参考电平vref；

稳压电平合成电路同时接收可控电平vdac信号和参考电平vref，再通过内部具有高共模抑制比的运算放大器对可控电平vdac信号和参考电平vref进行合成放大，输出可控电平uo；

所述的增强输出电路包括输出源电路和吸收源电路；

可控电平uo输入至增强输出电路后，使可控电平uo能够根据负载的变化经过输出源电路与吸收源电路实现吸收电流与输出电流之间的自由切换，并输出电平vout，从而实现电路的双向跟随；

所述的滤波电路对输出电平vout进行滤波，滤除前端电路产生的纹波，再将滤波电路输出信号输入至负载电路。

本发明的发明目的是这样实现的：

本发明一种增强型可控稳压源装置，先通过对dac控制电路与参考电平产生电路的输出信号进行合成放大，经过稳压电平合成电路输出至增强输出电路，得到可控电平uo，当可控电平uo输入至增强输出电路后，使可控电平uo能够根据负载的变化经过输出源电路与吸收源电路实现吸收电流与输出电流之间的自由切换，并输出电平vout，从而实现电路的双向跟随，最后通过滤波电路对输出电平vout进行滤波，滤除前端电路产生的纹波，再将滤波电路输出信号输入至负载电路。

同时，本发明一种增强型可控稳压源装置还具有以下有益效果：

(1)、本发明不仅可以提供负载系统所需的稳定电平，还可以根据负载变化在吸收电流与输出电流之间自由切换，实现负电源电流输入/输出和正电源电流输入/输出功能；

(2)、本发明能够有效的消除交越失真对波形的影响，提高波形的质量；

(3)、采用输出电压可控电路能够增强电路的驱动能力，电平稳定性高、体积小且集成度高。

附图说明

图1是本发明一种增强型可控稳压源装置的原理图；

图2是本发明一种增强型可控稳压源装置的电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行描述，以便本领域的技术人员更好地理解本发明。需要特别提醒注意的是，在以下的描述中，当已知功能和设计的详细描述也许会淡化本发明的主要内容时，这些描述在这里将被忽略。

实施例

图1是本发明一种增强型可控稳压源装置的原理图。

在本实施例中，如图1所示，本发明一种增强型可控稳压源装置，包括：输出电压可控电路1、增强输出电路2和滤波电路3；

其中，输出电压可控电路1包括：dac控制电路101、参考电平产生电路102和稳压电平合成电路103；

外部fpga控制信号输入至dac控制电路101，dac控制电路101将输入的外部fpga控制信号输入转化为模拟信号，这样可以得到精准可控的模拟电平，标记为可控电平vdac信号；

参考电平产生电路102产生dac芯片所需的参考电平vref；

稳压电平合成电路103同时接收可控电平vdac信号和参考电平vref，再通过内部具有高共模抑制比的运算放大器对可控电平vdac信号和参考电平vref进行合成放大，输出可控电平uo；

增强输出电路2包括输出源电路201和吸收源电路202；

可控电平uo输入至增强输出电路2后，使可控电平uo能够根据负载的变化经过输出源电路201与吸收源电路202实现吸收电流与输出电流之间的自由切换，并输出电平vout，从而实现电路的双向跟随；

滤波电路3对输出电平vout进行滤波，滤除前端电路产生的纹波，再将滤波电路输出信号输入至负载电路。

图2是本发明一种增强型可控稳压源装置的电路图。

在本实施例中，利用dac控制电路与参考电平产生电路信号经过稳压电平合成电路输出至增强输出电路，电路中vref1为系统参考电平，vcc2为正电源，vee1为负电源。(1)当增强输出电路输入vin>0且vcc2>vref1>0时，可以得到q1导通，q2截止，q1到rl到vref1路导通，即正电源输出电流。(2)当增强输出电路输入vin<0且vref1>0>vee1时，可以得到q2导通，q1截止，vref1到rl到q2路导通，即正电源输入电流。(3)当增强输出电路输入vin>0且vcc2>0>vref1时，可以得到q1导通，q2截止，q1到rl到vref1路导通，即负电源输出电流。(4)当增强输出电路输入vin<0且vee1<vref1<0时，可以得到q2导通，q1截止，vref1到rl到q2路导通，即负电源输入电流。这样q1管与q2管以互补的方式交替工作，正负电源交替供电，电路实现双向跟随。该信号经过此增强输出电路输出，经过滤波电路输出作为稳压源的产生端。

下面结合图2对稳压电平合成电路部分进行详细分析：由反馈分析可知稳压电平合成电路引入的是电压串联负反馈，输入电压信号ui，即vp是由vdac与vref分别通过电阻r1与r2合成作用于运放的同相端，运放的输出电压信号uo通过反馈电阻r4、r5与r6作用于运放的反相端，由分析集成运放的“虚短”和“虚断”特性可知，集成运放的净输入电压为零，且uo、ui相位相同，输入与输出成比例，其输入阻抗等于集成运放的内部阻抗，而内部阻抗远大于输入电阻和反馈电阻，所以此稳压电平合成电路的输入阻抗高。为了提高运算精度，稳压电平合成电路选用高共模抑制比的集成运放，本实施例采用此稳压电平合成电路作为前置放大电路。

稳压源电路输出电压vout是由输入的稳压电平合成电路信号经过增强输出电路输出实现的。根据集成运放的“虚短”和“虚断”概念，集成运放的两个输入端之间电压通常接近于0，即vi＝vn-vp，对该电路进行分析可以得出：

(vref-vp)/r2+(vdac-vp)/r1＝0(1)

(vout-vn)/r4＝vn/r3(2)

vn＝vp(3)

联合求解上式可以得出：

vdac+vref*r1/r2＝vp*(r1+r2)/r2(4)

vn＝vout*r3/(r3+r4)(5)

再结合式(3)可以推出：

vdac+vref*r1/r2＝vout*r3*(r1+r2)/(r3+r4)*r2(6)

由此可以得出vout的输出公式：

vout＝(vdac*r2+vref*r1)/r3*(r3+r4)/(r1+r2)(7)

按照上面公式可以得到需要的高精度电压指标，需要说明的是：在增强输出电路中，如果考虑晶体管的实际输入特性，当输入电压小于b-e间开启电压uon时，q1管与q2管均处于截止状态，也就是，只有当|vin|>uon时，输出电压才会随vin变化。因此，当输入电压为正弦波时，在vin过零附近输出电压将产生失真，即存在交越失真。三极管消除交越失真的方法是设置合适的静态工作点，避开死区电压，使得在临界状态三极管q1管与q2管均处于临界导通或微导通(即有一个微小的静态电流)状态。本实施例中电阻r6的加入可以很好的消除了推挽输出带来的交越失真，而且加入的电容c1可以很好的滤除谐波带来的影响，使输出的电压信号更加精准满足实际电路的需求。

尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。