一种电源系统及具有该电源系统的电子设备的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及电力电子技术领域，特别设及一种电源系统及具有该电源系统的电子 设备。
【背景技术】
[0002] 电源设计是电子系统设计的关键环节。随着无线电技术的迅猛发展，无论是通信
技术领域还是无线电测试测量等其他一些相关领域，都对电源系统的电源抑制比、噪声等 指标提出了越来越苛刻的要求。任何通过外部电源线引入到系统的不需要的信号W及电源 系统自身的噪声，都可能成为无线电系统不稳定W及产生干扰的潜在因素。为了适应不断 提高的系统要求，无线电系统中的电源作为外部电源和系统供电之间的转换与隔离，必须 在电源抑制比（PowerSupplyRejectionRatio,简称PSRR)、噪声等方面表现得更加优秀。
[0003] 对于一般的电源系统而言，首先，需要一个电压相对较高的外电源输入。同时，为 了提高电源供电效率，需要先利用DC-DC开关变换器将该个外电压变换到略高于系统实际 需要的电压，再通过低压差线性稳压器（low化opoutregulator,简称LD0)进行滤波、降噪 处理。按照传统方法，常常采用单片集成线性稳压器。该样虽然可W节约设计成本与设计 空间，但是当电源要求较高时会产生一些问题。
[0004] 单片集成线性稳压器中的基准电压源的输出电压低于输入电压，通常只有IV左 右，而系统需要的电压通常在5V、3.3V、1.8V。该就需要引入反馈网络（片内或者片外）提 高稳压器的闭环直流增益。该就导致在放大参考电压的同时放大了帯隙基准源的噪声电 压，而且增大了运算放大器的噪声增益，使电源输出噪声恶化，影响了对电源噪声敏感的器 件的性能。
[0005] 单片集成线性稳压器设及到环路稳定性、噪声性能、瞬态相应、最大输出电流、电 源抑制比等诸多指标。一般通用性的稳压器巧片往往在该些指标之间进行折中，尤其是在 输出电压、带负载能力与输出电压噪声、电源抑制比之间，设计需要做指标权衡，所W无法 很好满足高性能电路系统的特殊要求。而一些在某一个或几个指标上表现突出的稳压器巧 片又无法根据实际的电磁环境、电路环境对相关指标的频率响应特性进行进一步优化，使 之更加符合实际需求。所W，在指标条件比较苛刻时，很难选到符合条件的巧片。或者，在 调试过程中发现电源问题，却无法对电源本身进行适当调整。
【发明内容】
[0006] 鉴于上述问题，提出了本发明W便克服上述问题或者至少部分地解决上述问题， 本发明的技术方案是该样实现的：
[0007] -方面，本发明提供了一种电源系统，包括；包括；DC-DC开关变换器、基准电压 源、运算放大器、功率调整管、电阻反馈网络、反馈环路二、输入RC网络；
[0008] 所述DC-DC开关变换器为所述运算放大器、所述功率调整管提供电压，为所述基 准电压源供电得到一个基准电压，所述基准电压通过所述输入RC网络作为所述运算放大 器的参考电压；所述电阻反馈网络对输出电压进行采样，将所述采集到的信号结果反馈到 所述运算放大器，所述运算放大器将所述采集到的信号结果与所述参考电压进行比较的差 值通过放大后输入到所述功率调整管；所述反馈环路二作为所述运算放大器的负反馈环路 补偿环路零极点。
[0009] 优选地，所述DC-DC开关变换器包括：降压变换器或者升压变换器。
[0010] 优选地，所述升压变换器工作采用断续模式。
[0011] 优选地，所述DC-DC开关变换器开关频率应在500化ZW上。
[0012] 优选地，所述基准电压源采用带隙结构。
[0013] 优选地，所述运算放大器采用高开环增益、高电源抑制比、低噪声输出的运算放大 器。
[0014] 优选地，所述功率调整管采用高增益、大电流、单PM0S管或者PNP管。
[0015] 优选地，所述电阻反馈网络包括；第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容C1 ;
[0016] 所述第一电阻R1与所述第一电容C1并联连接，所述并联连接一端分别与所述运 算放大器正向输入端，所述第二电阻R2-端，所述并联连接另一端接所述功率调整管的输 出电压端；
[0017] 所述第二电阻R2另一端接地。
[001引优选地，所述输入RC网络包括：第S电阻R3、第四电阻R4、第二电容C2 ;
[0019] 所述第=电阻R3 -端分别接所述第四电阻R4 -端、所述第二电容C2 -端，所述 运算放大器负向输入端；所述第=电阻R3另一端接所述基准电压源一端；
[0020] 所述第四电阻R4另一端接地；
[0021] 所述第二电容C2另一端接地。
[0022] 本发明提供了一种电子设备，包括；如上任一一项所述电源系统。
[0023] 本发明的技术方案通过DC-DC开关变换器为运算放大器、功率调整管提供电压， 为基准电压源供电得到一个基准电压，基准电压通过输入RC网络作为运算放大器的参考 电压；电阻反馈网络对输出电压进行采样，将采集到的信号结果反馈到运算放大器，运算放 大器将采集到的信号结果与参考电压进行比较的差值通过放大后输入到功率调整管；反馈 环路二作为运算放大器的负反馈环路补偿环路零极点。本发明使用分立器件，使设计更加 灵活，实现高电源抑制比、低噪声的供电系统的设计，抑制了外电源的纹波与噪声，增加了 电子系统内外电源的隔离度，提高了系统的抗干扰能力。
【附图说明】
[0024]图1为本发明实施例提供的一种电源系统结构示意图；
[0025] 图2为本发明实施例提供的一种电源系统电路图；
[0026] 图3为本发明实施例提供的一种电子设备结构示意图；
[0027] 图4(a)为本发明实施例提供的一种电源系统带反馈环路二的开环增益相位曲线 图；
[0028] 图4(b)为本发明实施例提供的一种电源系统不带反馈环路二的开环增益相位曲 线图；
[0029] 图5为本发明实施例提供的一种电源系统的稳压器闭环增益曲线图；
[0030] 图6为本发明实施例提供的一种电源系统的不同运放带宽下的电源抑制比图；
[0031] 图7为本发明实施例提供的一种电源系统的功率调整管输入端的电源抑制比图；
[0032] 图8为本发明实施例提供的一种电源系统的输入RC网络对等效输出噪声密度谱 的优化图。
【具体实施方式】
[0033] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方 式作进一步地详细描述。
[0034] 如图1为所示为本发明实施例提供的一种电源系统结构示意图；该电源系统包 括；DC-DC开关变换器、基准电压源、运算放大器、功率调整管、电阻反馈网络、反馈环路二、 输入RC网络；
[0035] 所述DC-DC开关变换器为所述运算放大器、所述功率调整管提供电压，为所述基 准电压源供电得到一个基准电压，所述基准电压通过所述输入RC网络作为所述运算放大 器的参考电压；所述电阻反馈网络对输出电压进行采样，将所述采集到的信号结果反馈到 所述运算放大器，所述运算放大器将所述采集到的信号结果与所述参考电压进行比较的差 值通过放大后输入到所述功率调整管；所述反馈环路二作为所述运算放大器的负反馈环路 补偿环路零极点。
[0036] 需要说明的是，所述DC-DC开关变换器包括：降压变换器或者升压变换器；所述升 压变换器工作采用断续模式；所述DC-DC开关变换器开关频率应在500化ZW上。
[0037] 还需要说明的是，所述基准电压源采用带隙结构。
[0038] 还需要说明的是，所述运算放大器采用高开环增益、高电源抑制比、低噪声输出的 运算放大器。
[0039] 还需要说明的是，所述功率调整管采用高增益、大电流、单PM0S管或者PNP管。
[0040] 基于W上实施例，如图2所示，为本发明实施例提供的一种电源系统电路图；该电 路包括；DC-DC开关变换器1、基准电压源2、运算放大器3、功率调整管4、电阻反馈网络5、 反馈环路二6、输入RC网络7;
[0041] 其中，所述电阻反馈网络5包括；第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容C1 ;
[0042] 所述第一电阻R1与所述第一电容C1并联连接，所述并联连接一端分别与所述运 算放大器正向输入端，所述第二电阻R2-端，所述并联连接另一端接所述功率调整管的输 出电压端；
[0043] 所述第二电阻R2另一端接地。
[0044] 所述输入RC网络7包括；第S电阻R3、第四电阻R4、第二电容C2;
[0045] 所述第=电阻R3 -端分别接所述第四电阻R4 -端、所述第二电容C2 -端，所述 运算放大器负向输入端；所述第=电阻R3另一端接所述基准电压源一端；
[0046] 所述第四电阻R4另一端接地；
[0047] 所述第二电容C2另一端接地。
[004引基于W上电路，对本发明工作原理进行详细说明；
[0049] 本发明实施提供的电源系统能够在保证输出电流大于1AW上的同时，保证电源 PSRR和电压噪声不恶化，使用分立器件，使设计更加灵活，同时可W根据电子系统的实际需 求，在传统电源系统框架的基础上，实现高PSRR、低噪声的供电系统的设计，抑制了外电源 的纹波与噪声，增加了电子系统内外电源的隔离度，提高了系统的抗干扰能力。本发明实施 例具体实现过程如下：
[0050] 首先，为了提高电源的供电效率，需要根据输出电压的大小向功率调整管提供一 个略高于输出电压的馈电电压源。该个电压可W通过DC-DC开关变换器1得到，整个电源 的效率计算由式1给出。其中表示DC-DC开关变换器1的效率，Vi。表示DC-DC开关 变换器向功率调整管4提供的馈电电压。
[0051]
[0052] 电路采用负反馈结构，DC-DC开关变换器1给所述基准电压源2供电得到一个基 准电压，该基准电压通过所述输入RC网络7作为运算放大器3的参考电压；所述电阻反馈 网络5对输出电压进行采样，将结果反馈到所述运算放大器3与参考电压进行比较，两者的 差值通过所述运算放大器3放大后输入到功率调整管4。此时，功率调整管4相当于一个受 控电流源。功率调整管4两端的电压W及输出电流将随着运算放大器3输出电压的变化而 变化，从而达到输出电压稳定的目的。负反馈条件下的闭环环路增益由式2给出，其中G为 运算放大器3和功率调整管4的增益乘积。
[0053]
[0054]根据负反馈原理，在深度负反馈条件下，G0趋于+ -，电路的直流闭环增益仅和 反馈链路有关，输入输出关系由式3给出。
[00巧]
[0056]根据负反馈理论，输入输出之间的的误差传递函数由式4给出，其