[发明专利]一种DC-DC电源装置、电压调整方法及网络设备

说明书

技术领域

本发明涉及电子技术领域，特别涉及一种DC-DC电源装置、电压调整方 法及网络设备

背景技术

通常情况下，要使集成芯片稳定可靠地工作，需要将其供电电压控制在设 定范围内，即要求供电电压值处于一个最小值和最大值之间。如果出现芯片供 电电压值小于最小值或大于最大值的情况，将会造成芯片工作不稳定，甚至损 坏。

在产品的电源供电系统设计阶段，参照设计方案和各芯片供电需求，进行 理论计算后形成各个芯片供电电压电路，但由于电路中器件参数的差异性，可 能会出现理论设计值与实际获得值存在误差的问题，如，实际值超出了芯片要 求的供电范围，这可能会降低芯片长期工作的稳定性。因此，在产品的可靠性 测试阶段，为了验证电路系统的可靠性，常常需要将各芯片供电电压同时同步 调整为其供电需求范围的极限值（最小值为下限值，最大值为上限值），并且 要求测试不被中断，以验证产品在电压极限压力情况下的工作稳定性。

在电路电源系统设计时，常遇到需要将外部提供的电源转化成指定电路工 作电源的情况，例如外部电网提供的电源电压为交流220V，而电子产品工作 需要电压为直流3.3V的电源，这时需要使用特定电路将已有的电源转换成能 满足电路使用要求的电源，这种完成电源转换功能的技术就是电源变换技术， 能完成电源变换功能的电路称之为电源变换模块。通常我们将电网交流电转换 为低压直流输出的模块称为一次电源模块，将低压直流转换为产品需要的各路 直流电源输出的模块称为二次电源或者板级电源。参阅图1所示，板级电源包 含线性电源和DC-DC开关电源，可以将输入的低压直流电压变换到芯片工作 需要的各路输出电压，并且保持很高的转换效率。如图1所示，DC-DC开关 电源包含一个DC-DC控制器、上下两个电子开关、输出电感/电容和反馈回路。 DC-DC控制器周期性的打开关闭上下开关，产生一个周期性的电源方波，然 后通过电感/电容对该方波进行平滑滤波得到平稳的直流电源输出。反馈回路通 过监控输出电压，据此调整上开关和下开关的开关时间从而实现输出电源电压 的稳定；当上开关打开时DC-DC电源将从输入电压处获取电流，输出电压上 升；而当上开关关闭时则下开关打开，输入电压出不提供电流，依靠电感器件 提供输出电流。因此DC-DC电源从输入电压处获取电流是周期性大小变化的。 DC-DC电源将输入电压的功率通过电子开关和电感传递到输出端，一般能实 现高达90%以上的电源变换效率，所以在电子系统中得到的广泛的应用。

目前，由于通讯设备等电子系统工作时往往需要多种电压值各不相同的电 源，因而在电源设计上通常是从外部提供一个公共的直流电源，然后使用多个 电源变换模块分别变换得到需要的多路不同电压值的电源输出1..N，向工作系 统供电。这个向工作系统提供多路输出电源的电路习惯上称为多输出电源系 统，如图2所示。

在电源输出过程中，因为电路本身的原因，通常会出现输出偏移量，即实 际输出的电压和设计典型输出电压存在一定量的差值。其具体计算公式如下：

例如，假定某一电源输出典型电压值为10V，而实际输出电压值为10.1V， 则根据上述公式可以得出这个电源的输出偏移量为1％；又例如，某一电源的 设计输出值为3.3V，而实际输出电压值为3.333V，那么这个电源的输出偏移 量也为1％；反言之，要令原始输出为3.3V的电源的输出偏移量调整为1％， 只须将其输出电压值调整为3.333V即可。

参阅图1和图3所示，为了能够根据电路的实际工作需求调整DC-DC开 关电源的输出电压值，通常采用DC-DC控制器调整上开关和下开关的通断时 间比例，从而实现对DC-DC电源输出电压的调整。其主要方案包括以下两种， 目前主要有如下两种方案：

第一种方案为：参阅图3所示，DC-DC开关电源输出电压经过反馈回路 中的电阻R1、R2分压后输入到DC-DC控制器的反馈端，DC-DC控制器根据 反馈回来的电压值调整输出值，反馈的电压值偏高，则DC-DC控制器启动内 部电路控制上下开关管的通断时间比例，使输出电压降低；反馈的电压值偏低， 则使用相同的方式将输出电压升高。R1和R2的电阻值根据输出需求值计算设 定，并且R1和R2的电阻值一旦设定，在电路正常工作情况下，DC-DC开关 电源输出值即为固定。