提高开关电源稳定性的方法和装置、及开关电源与流程

本发明涉及电源控制技术领域，具体而言，涉及一种提高开关电源稳定性的方法和装置、及开关电源。

背景技术：

当变频风机启动后，如果弱电噪声处理不好容易对控制器触控造成很大的干扰，一般会导致触控面板出现“乱跳点”、“触控响应慢”、“自动报点”等现象。

关于常见的变频干扰为：直流的电源上叠加了某个频率的干扰，其干扰为共模和差模噪声结合，无法通过简单的共模电感将其滤除，导致电源会不断地波动(即GND不为0，Vs不稳定)，图1示出了根据现有技术的风机启动过程中电源的波动过程。

现有技术中对DCDC电源(开关电源)的变频干扰的滤除一般采用如图2所示的电路，图2是根据现有技术的提高开关电源稳定性装置的示意图，通过对电源正极输出电压Vs进行负反馈，以控制开关时间，这种负反馈形式无法有效去除共模和差模噪声，无法有效减小开关电源的波动。

针对如何解决现有方法中存在的上述技术问题，目前尚未提出有效的解决方式。

技术实现要素：

本发明实施例提供了一种提高开关电源稳定性的方法和装置、及开关电源，以解决现有技术无法有效减小开关电源波动的技术问题。

本申请实施方式提供了一种提高开关电源稳定性的方法，包括：将开关电源的正极输出电压、负极接地电压进行差分处理，得到第一电压；将所述正极输出电压去除交流分量，得到第二电压；将所述第一电压、所述第二电压进行比较放大处理，得到差值电压；根据所述差值电压，负反馈控制所述开关电源的开关时间，以稳定所述开关电源。

在一个实施方式中，将所述正极输出电压去除交流分量，得到第二电压，包括：将所述正极输出电压转换成差分形式的两个差分电压，并进行相位调节，用以减小直流上的交流分量；将两个所述差分电压合成，得到所述第二电压，其中，所述第二电压值为正值。

在一个实施方式中，所述两个差分电压的绝对值等于所述正极输出电压的一半，且所述两个差分电压之间的相位差为180°。

在一个实施方式中，根据所述差值电压，负反馈控制所述开关电源的开关时间，包括：在所述第一电压、所述第二电压的差值电压不为0的情况下，将所述差值电压引入所述开关电源芯片的负反馈引脚，以稳定所述开关电源，其中，所述负反馈引脚用于控制所述开关电源的开关时间。

本申请还提供了一种提高开关电源稳定性的装置，包括：差分模块，所述差分模块的两个所述输入端分别与开关电源的正极和负极连接，用于将开关电源的正极输出电压、负极接地电压进行差分处理，在所述差分模块的输出端得到第一电压；去除模块，所述去除模块的输入端与所述开关电源的正极连接，用于将所述正极输出电压去除交流分量，在所述去除模块的输出端得到第二电压；比较放大模块，分别与所述差分模块的输出端和所述去除模块的输出端连接，用于将所述第一电压、所述第二电压进行比较放大处理，在比较放大模块的输出端得到差值电压；负反馈模块，所述负反馈模块的输入端与所述比较放大模块的输出端连接，所述负反馈模块的输出端与开关电源芯片的负反馈引脚连接，用于根据所述差值电压，负反馈控制所述开关电源的开关时间，以稳定所述开关电源。

在一个实施方式中，所述去除模块包括：转换调节模块，包括一个输入端和两个输出端，所述转换调节模块的输入端与所述开关电源的正极连接，用于将所述正极输出电压转换成差分形式的两个差分电压，并进行相位调节，用以减小直流上的交流分量；合成模块，与所述转换调节模块的两个输出端连接，用于将两个所述差分电压合成，得到所述第二电压，其中，所述第二电压值为正值。

在一个实施方式中，所述负反馈模块包括：引入模块，在所述第一电压、所述第二电压之间的差值电压不为0的情况下，将所述差值电压引入所述开关电源芯片的负反馈引脚，以稳定所述开关电源，其中，所述负反馈引脚用于控制所述开关电源的开关时间。

在一个实施方式中，所述装置设置于所述开关电源的内部或者外部。

本申请还提供了一种开关电源，包括：开关电源芯片，稳压模块，与所述开关电源芯片的负反馈引脚连接，所述稳压模块包括上述的提高开关电源稳定性的装置。

在上述实施例中，通过改变开关电源的反馈形式，由现有的电源电压负反馈形式，变成差分负反馈形式，即先将电源电压进行差分处理后，与去除交流分量的正极输出电压进行比较，可以判定负极接地电压是否为0，并根据差值电压做出适当补偿，最终进一步减小电源噪声的幅度，从而解决了现有技术无法有效减小开关电源波动的技术问题，实现了稳定电源电压的效果。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据现有技术的风机启动过程中电源的波动过程的示意图；

图2是根据现有技术的提高开关电源稳定性装置的示意图；

图3是根据本发明实施例的提高开关电源稳定性方法的流程示意图；以及

图4是根据本发明实施例的提高开关电源稳定性装置的示意图；

图5是根据本发明一具体实施例的提高开关电源稳定性装置的原理示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附图，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

考虑到现有的减小开关电源弱电噪声的方法大多采用负反馈的方式，而常见的变频干扰为共模和差模噪声的结合，通过上述负反馈的方式只能去除共模噪声，导致电源还会不断的波动，无法有效减小电源电压的波动。综上可知，现有方法具有无法有效减小开关电源波动的技术问题。针对产生上述技术问题的根本原因，本申请考虑可以改变开关电源的反馈形式，由现有的电源反馈形式，来达到减小电压波动的目的，即先将电源电压进行差分处理后，与去除交流分量的正极输出电压进行比较，可以判定负极接地电压是否为0，并根据差值电压做出适当补偿，最终进一步减小电源噪声的幅度，从而可以解决现有技术无法有效减小开关电源波动的技术问题，实现了稳定电源电压的效果。

基于上述思考思路，本申请实施方式提供了一种提高开关电源稳定性的方法。具体可以参阅图3所示的根据本发明实施例的提高开关电源稳定性方法的流程示意图。该提高开关电源稳定性的方法具体可以包括以下步骤。

S101：将开关电源的正极输出电压、负极接地电压进行差分处理，得到第一电压；

在本实施方式中，上述开关电源具体可以是直流转直流的电源，又称DC/DC电源。上述开关电源的正极输出电压一般用Vs表示，开关电源的负极接地电压一般用GND表示，开关电源用于输出直流电源。

通过将开关电源的正极输出电压Vs和负极接地电压GND进行差分处理，得到的第一电压V1＝Vs-GND。

S102：将正极输出电压去除交流分量，得到第二电压；

在本实施方式中，上述正极输出电压Vs去除交流分量后为第二电压V2。

在一个实施方式中，上述步骤S102具体可以包括：先将正极输出电压Vs转换成差分形式的两个差分电压，并进行相位调节，用以减小直流上的交流分量；然后将两个差分电压合成，得到第二电压V2，其中，第二电压值为正值，即V2＞0。

上述实施例中的两个差分电压的绝对值可以等于正极输出电压的一半，且两个差分电压之间的相位差为180°。换言之，正极输出电压Vs可以转换两个差分电压+Vs/2和-Vs/2，二者相位差为180°。

通过相应的芯片将Vs转换成差分形式+Vs/2和-Vs/2，目的是抵消直流上的交流信号，或者尽量减小直流上的交流分量。

S103：将第一电压、第二电压进行比较放大处理，得到差值电压；

在本实施方式中，将第一电压V1和第二电压V2进行比较放大处理，可以通过比较放大器来实现。

S104：根据差值电压，负反馈控制开关电源的开关时间，以稳定开关电源。

在本实施方式中，由于第一电压V1＝Vs-GND，第二电压V2为去除交流分量的Vs，当负极接地电压GND＝0时，V1＝V2，即第一电压等于第二电压；当GND≠0，也即负极接地电压GND或正极输出电压Vs上有交流分量时，V1和V2比较，就得出该交流分量的值，也即得到的差值电压为交流分量的值，从而通过正常负反馈来调节开关电源DCDC的开关断时间，最终稳定电压。

在一个实施方式中，上述步骤根据差值电压，负反馈控制开关电源的开关时间，包括：在第一电压、第二电压的差值电压不为0的情况下，将差值电压引入开关电源芯片的负反馈引脚FB，以稳定开关电源，其中，负反馈引脚FB用于控制开关电源的开关时间。

本方案通过减低交流分量的幅值，来实现稳定电压的目的。当GND稳定为0的时候，该方法并不生效。

采用本申请上述实施例中的一种提高开关电源稳定性的方法，通过改变电源反馈形式，由一般的电源负反馈变成差分负反馈形式，该方案的反馈不参考GND，可以减轻GND噪声对电源质量的影响，最终达到进一步减小电源波动的目的。

基于同一发明构思，本发明实施例中还提供了一种提高开关电源稳定性的装置，如下面的实施例。由于提高开关电源稳定性的方法所解决问题的原理与提高开关电源稳定性的装置相似，因此提高开关电源稳定性的装置的实施可以参见提高开关电源稳定性的方法的实施，重复之处不再赘述。

本申请还提供了一种提高开关电源稳定性的装置，具体可以参阅图4所示的根据本发明实施例的提高开关电源稳定性装置的示意图。该提高开关电源稳定性的装置具体可以包括：差分模块301、去除模块302、比较放大模块303、负反馈模块304等结构，下面对上述各个结构进行具体说明。

差分模块301，差分模块的两个输入端分别与开关电源的正极和负极连接，用于将开关电源的正极输出电压、负极接地电压进行差分处理，在差分模块的输出端得到第一电压；

去除模块302，去除模块的输入端与开关电源的正极连接，用于将正极输出电压去除交流分量，在去除模块的输出端得到第二电压；

比较放大模块303，分别与差分模块的输出端和去除模块的输出端连接，用于将第一电压、第二电压进行比较放大处理，在比较放大模块的输出端得到差值电压；

负反馈模块304，负反馈模块的输入端与比较放大模块的输出端连接，负反馈模块的输出端与开关电源芯片的负反馈引脚连接，用于根据差值电压，负反馈控制开关电源的开关时间，以稳定开关电源。

从以上的描述中，可以看出，相较于现有方法，本申请实施方式提供的提高开关电源稳定性的装置，通过差分模块将电源电压进行差分处理后，与通过去除模块去除交流分量的正极输出电压进行比较，通过负反馈模块可以判定负极接地电压是否为0，并根据差值电压做出适当补偿，最终进一步减小电源噪声的幅度，从而可以解决现有技术无法有效减小开关电源波动的技术问题，实现了稳定电源电压的效果。

在一个可选实施方式中，去除模块302包括：转换调节模块302A和合成模块302B，其中：

转换调节模块302A，包括一个输入端和两个输出端，转换调节模块的输入端与开关电源的正极连接，用于将正极输出电压转换成差分形式的两个差分电压，并进行相位调节，用以减小直流上的交流分量；

合成模块302B，与转换调节模块的两个输出端连接，用于将两个差分电压合成，得到第二电压，其中，第二电压值为正值。

在一个可选实施方式中，负反馈模块包括：引入模块，在第一电压、第二电压的差值电压不为0的情况下，将差值电压引入开关电源芯片的负反馈引脚，以稳定开关电源，其中，负反馈引脚用于控制开关电源的开关时间。

在一个可选实施方式中，装置设置于开关电源的内部或者外部。

使用单独的设置在开关电源外部的，提高开关电源稳定性的装置，类似于RF巴伦调试模块，作用是通过差分负反馈提高电源的稳定度。

下面结合图5详细介绍本发明的提高开关电源稳定性装置，图5是根据本发明一具体实施例的提高开关电源稳定性装置的原理示意图，如图5所示，该装置包括：差分模块301，去除模块302、比较放大模块303和负反馈模块304，该差分模块301的两个输入端分别与开关电源的正极和负极连接，两输入端的电压分别为正极输出电压Vs、负极接地电压GND，差分模块301的输出端电压为第一电压V1，由于差分模块301用于差分处理，因此，V1＝Vs-GND；

现有的负反馈也即含有这个差分模块，通过该差分模块，可以消除开关电源中的共模干扰。

去除模块302包括转换调节模块302A和合成模块302B，转换调节模块302A的输入端与开关电源的正极连接，对应电压为Vs，转换调节模块302A的两个输出端分别连接合成模块302B的两个输入端，转换调节模块302A的两个输出端的电压为+Vs/2和-Vs/2，+Vs/2和-Vs/2之间的相位差为180°。通过转换调节模块302A将Vs转换成差分形式的两个差分电压，并进行相位调节，用以减小直流上的交流分量；通过合成模块302B将两个差分电压合成得到第二电压V2，该合成模块302B可以为差分模块301相同的装置，V2＝(+Vs/2)-(-Vs/2)＝Vs。

比较放大模块303，分别与差分模块301的输出端和去除模块302的输出端连接，用于将第一电压V1、第二电压V2进行比较放大处理，在比较放大模块的输出端得到差值电压△V＝V1-V2；

负反馈模块304，负反馈模块的输入端与比较放大模块的输出端连接，负反馈模块的输出端与开关电源芯片的负反馈引脚FB连接，用于根据差值电压△V，负反馈控制开关电源的开关时间，通过上升沿触发Ton在△V不等于0时做出适当的差值补偿，以稳定开关电源。

通过采用上述具体实施方式中的电路，在现有如图2所示的反馈电路上增加单端信号转差分信号的去除模块302，该模块同时可以调节两个差分信号的相位，尽量减小开关电源正极输出电压Vs直流上的交流分量；并且，增加比较放大模块，目的是将V1和V2的差值，进行放大反馈并引入电源芯片负反馈引脚FB，从而达到稳定开关电源的目的。

基于同一发明构思，本发明实施例中还提供了一种开关电源，如下面的实施例。该开关电源包括上述的提高开关电源稳定性的装置，由于上述提高开关电源稳定性的方法所解决问题的原理与提高开关电源稳定性的装置相似，也与包括该提高开关电源稳定性的装置的开关电源所解决的问题相似，因此开关电源的实施可以参见提高开关电源稳定性的装置的实施，即同样可以参见提高开关电源稳定性的方法的实施，重复之处不再赘述。

本申请还提供了一种开关电源，该开关电源50包括：开关电源芯片501和稳压模块502，其中，稳压模块502与开关电源芯片501的负反馈引脚连接，稳压模块502包括上述实施例中的提高开关电源稳定性的装置。

在一个可选实施方式中，稳压模块中的提高开关电源稳定性的装置可以设置于开关电源的内部或者外部。

由于在变频、差模、共模以及通过倍频产生的射频场景下，对电源的质量要求很高；

通过上述实施方式，在DCDC模块内部或者外部通过更改增加电源反馈FB模式，使用差分反馈或者外置反馈电路，进一步稳定FB的精准度，从而保证电源稳定度；

使用单独的稳压模块，即设置在开关电源外部的提高开关电源稳定性的装置，类似于RF巴伦调试模块，作用是通过差分负反馈提高电源的稳定度。

在另外一个实施例中，还提供了一种软件，该软件用于执行上述实施例及优选实施方式中描述的技术方案。

在另外一个实施例中，还提供了一种存储介质，该存储介质中存储有上述软件，该存储介质包括但不限于：光盘、软盘、硬盘、可擦写存储装置等。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明实施例的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明实施例不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明实施例可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。