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CN105511539A - 控制低压差稳压器输出稳定性的方法和实现该方法的电路 - Google Patents

控制低压差稳压器输出稳定性的方法和实现该方法的电路 Download PDF

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CN105511539A CN201511014651.7A CN201511014651A CN105511539A CN 105511539 A CN105511539 A CN 105511539A CN 201511014651 A CN201511014651 A CN 201511014651A CN 105511539 A CN105511539 A CN 105511539A
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Abstract

本发明涉及一种控制方法及其电路，具体是一种控制低压差稳压器输出稳定性的方法和实现该方法的电路，方法包括：（1）判断当前状态下的LDO的输出是否打开，如果没有打开则进入步骤（2），否则进入步骤（5）；（2）判断整流电压是否大于预设电压值，如果大于则进入步骤（3），否则返回到步骤（1）；（3）调用软软开关程序使得LDO的输出缓慢打开，进入步骤（4）；（4）LDO的输出打开，进入步骤（5）；（5）退出当前状态。本发明的电路包括整流模块、电压采样模块、软开关模块和LDO模块。本发明解决了LDO输出打开的瞬间，Vrect不会被瞬间拉低到导致Rx的MCU无法正常工作的电压，从而保证了LDO的输出稳定性。

Description

控制低压差稳压器输出稳定性的方法和实现该方法的电路
技术领域
本发明涉及无线充电系统中的一种输出控制方法及其实现电路，具体涉及控制低压差稳压器（LDO）输出稳定性的方法和实现该方法的电路。
背景技术
无线充电是是一种利用电磁场或电磁波进行能量传输技术，目前在小功率的范围内应用比较广泛，主要用于智能手机、微型计算机，小型便携式家用电器等。
在无线充电系统中，Tx(发送端)一上电以F_INIT（初始频率）进行工作，带载能力较差，所以Rx电路的低压差稳压器（简称LDO）输出模块一开始是处于关闭状态，即相当于Rx（接收端）是空载，若Rx的负载一开始是打开的，这样就会导致Rx的Vrect（整流电压）过低，从而使得Rx的MCU（主控芯片）不能正常工作。
在现有的控制LDO输出稳定性的方法中，主要是通过判断Rx的Vrect的电压，当Vrect的电压达到一定的值时，通过控制输出使能的GPIO（通用输入输出口）来控制LDO输出打开，这种方法会导致LDO在输出打开的瞬间，即PMOS管（P型金属氧化物半导体）导通瞬间，电流急速上升，电压急速下降，即导致接收端的整流电压会被瞬间拉到低于接收端的MCU工作电压，导致无线充电系统不能正常工作。
发明内容
本发明的目的就是克服现有技术的缺陷，解决背景技术中不能解决的难题，从而提供了一种控制低压差稳压器（LDO）输出稳定性的方法和实现该方法的电路，该方法能够保证低压差稳压器具有很好的输出稳定性。
为了解决上述至少一个技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种控制低压差稳压器输出稳定性的方法，该方法具体包括如下步骤：（1）首先判断当前状态下的LDO的输出是否打开，如果没有打开则进入步骤（2），否则进入步骤（5）；（2）其次判断整流电压是否大于预设电压值，如果大于预设电压值则进入步骤（3），否则返回到步骤（1）；（3）调用软开关程序使得LDO的输出按照1%~1.5%的步进从初始占空比递减到0的速度打开，进入步骤（4）；（4）LDO的输出打开，进入步骤（5）；（5）退出当前状态。
上述步骤（2）中的预设电压值为21V。
上述步骤（3）中的软开关程序的一种设计流程如下：①选定一个主控芯片（即MCU），利用该主控芯片的定时器产生一个80KHz~120KHz的频率；②通过手动配置定时器的比较/捕捉寄存器0来配置PWM（脉冲宽度调制）的周期；③通过手动配置定时器的比较/捕捉控制寄存器1来配置PWM的输出模式，即配置为翻转/复位模式；④通过手动配置定时器的比较/捕捉寄存器1来配置PWM的初始占空比，配置初始占空比在45%~55%；⑤手动配置PWM的输出口，即将LDO输出口的IO作为PWM输出口；⑥设置占空比以1.25%的步进从初始占空比递减到0，且在每个频率下循环140~160次。
一种实现上述控制低压差稳压器输出稳定性的方法的电路，包括整流模块、电压采样模块、LDO模块和软开关模块，所述软开关模块设置在所述LDO模块的前端；所述整流模块、电压采样模块、软开关模块、LDO模块依次连接，整流模块用于将交流转换成直流，电压采样模块用于通过ADC采样得到整流电压值，软开关模块用于输出PWM波形，LDO模块用于控制输出。
本发明的有益效果是：该方法在LDO输出打开时引入软开关的方式，也就是PMOS管的开启采用软开启，即通过在PMOS开启的GPIO上输出PWM（脉冲宽度调制）波形，初始占空比设置在45%~55%之间，且以1.25%的步进调到0，使得PMOS管缓慢导通，这样可以有效的防止接收端的整流电压被瞬间拉的过低而导致系统不能正常工作。
附图说明
图1，本发明的电路组成框图；
图2，本发明的LDO输出打开流程图；
图3，本发明的一种软开关程序设计流程图；
图4，本发明的一种实施例示意图。
具体实施方式
下面结合附图以及优选的方案对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
如图1所示，是本发明的电路组成框图，具体是一种控制低压差稳压器输出稳定性的电路的组成框图，该电路包括依次连接的整流模块、电压采样模块、软开关模块和LDO模块；整流模块用于将交流转换成直流，电压采样模块用于通过ADC采样得到整流电压值，软开关模块用于输出PWM波形，LDO模块用于控制输出。
如图2所示，是本发明的LDO输出打开流程图，结合该图来说明一种控制低压差稳压器输出稳定性的方法，该方法是基于整流模块、电压采样模块，软开关模块和LDO模块来实现的，具体包括如下步骤：（1）首先判断当前状态下的LDO的输出是否打开，如果没有打开则进入步骤（2），否则进入步骤（5）；（2）其次判断整流电压是否大于21V，如果大于则进入步骤（3），否则返回到步骤（1）；（3）调用软开关程序使得LDO的输出按照1%~1.5%的步进从初始占空比递减到0的速度缓慢的打开，进入步骤（4）；（4）LDO的输出打开，进入步骤（5）；（5）退出当前状态。
如图3所示，是本发明的一种软开关程序设计流程图，对应该图的步骤的描述如下：①选定一个主控芯片（即MCU），可以采用MSP430型号的，利用该主控芯片的定时器产生一个80KHz~120KHz的频率；②通过手动配置定时器的比较/捕捉寄存器0来配置PWM（脉冲宽度调制）的周期；③通过手动配置定时器的比较/捕捉控制寄存器1来配置PWM的输出模式，即配置为翻转/复位模式；④通过手动配置定时器的比较/捕捉寄存器1来配置PWM的初始占空比，配置初始占空比在45%~55%；⑤手动配置PWM的输出口，即将LDO输出口的IO作为PWM输出口；⑥设置占空比以1.25%的步进从初始占空比递减到0，且在每个频率下循环140~160次。
结合图4来说明本发明的一种实施例，图4中Vrect指整流电压值；Vmcu指MCU的工作电压值；PWM指通过控制输出GPIO产生的PWM波形，Outputen（输出使能）打开之前，GPIO是高电平，Outputen打开之后，GPIO为低电平。该实施例同时结合了图2中的软开关程序设计步骤中的优选方案，具体优选的是：所述软开关程序中以MSP430作为主控芯片，通过它产生一个100KHz的频率；并配置PWM的初始占空比为50%，占空比以1.25%的步进从50%递减到0，且在每个频率下循环150次，这样做的目的是为了确保软开关的时间要大于Vrect被拉低的时间。
本发明中涉及的整流模块用于将交流转换成直流；电压采样模块是通过ADC采样得到整流电压的值，即Vrect的值；软开关模块是通过在GPIO上输出PWM波形；LDO模块是控制输出的模块。
不同负载下使用软开关程序前后的Vrect掉落的瞬间值如下表：
通过上表中的实验数据可以看出，在LDO输出打开之前启动软开关程序，可以有效的改善Vrect被拉低的瞬间值，从而避免Vrect低于Rx的MCU工作电压，而导致系统不能正常工作的情况。
本发明的优点在于可以解决LDO输出打开的瞬间，Vrect不会被瞬间拉低到导致Rx的MCU无法正常工作的电压，从而保证了LDO的输出稳定性。

Claims (10)

1.一种控制低压差稳压器输出稳定性的方法，其特征在于，该方法具体包括如下步骤：
（1）首先判断当前状态下的LDO的输出是否打开，如果没有打开则进入步骤（2），否则进入步骤（5）；
（2）其次判断整流电压是否大于预设电压值，如果大于预设电压值则进入步骤（3），否则返回到步骤（1）；
（3）调用软开关程序使得LDO的输出按照1%~1.5%的步进从初始占空比递减到0的速度打开，进入步骤（4）；
（4）LDO的输出打开，进入步骤（5）；
（5）退出当前状态。
2.根据权利要求1所述的控制低压差稳压器输出稳定性的方法，其特征在于，所述步骤（2）中的预设电压值为21V。
3.根据权利要求1所述的控制低压差稳压器输出稳定性的方法，其特征在于，所述步骤（3）中的软开关程序的一种设计流程如下：①选定一个主控芯片（即MCU），利用主控芯片的定时器产生一个80KHz~120KHz的频率；②配置PWM（脉冲宽度调制）的周期；③配置PWM的输出模式；④配置PWM的初始占空比；⑤配置PWM的输出口；⑥设置初始占空比以1%~1.5%的步进从初始占空比递减到0，且在每个频率下循环140~160次。
4.根据权利要求3所述的控制低压差稳压器输出稳定性的方法，其特征在于，所述步骤①中定时器产生一个100KHz的频率。
5.根据权利要求3所述的控制低压差稳压器输出稳定性的方法，其特征在于，所述步骤②是通过手动配置定时器的第一比较/捕捉寄存器来配置PWM（脉冲宽度调制）的周期。
6.根据权利要求3所述的控制低压差稳压器输出稳定性的方法，其特征在于，所述步骤③是通过手动配置定时器的第二比较/捕捉控制寄存器来配置PWM的翻转/复位输出模式。
7.根据权利要求3所述的控制低压差稳压器输出稳定性的方法，其特征在于，所述步骤④是通过手动配置定时器的比较/捕捉寄存器1来配置PWM的初始占空比，配置初始占空比在45%~55%。
8.根据权利要求3所述的控制低压差稳压器输出稳定性的方法，其特征在于，所述步骤⑤中将LDO输出口的IO作为PWM输出口。
9.根据权利要求3所述的控制低压差稳压器输出稳定性的方法，其特征在于，所述步骤⑥设置初始占空比以1.25%的步进从初始占空比递减到0，且在每个频率下循环150次。
10.一种控制低压差稳压器输出稳定性的电路，包括整流模块、电压采样模块和LDO模块，其特征在于，还包括软开关模块，所述软开关模块设置在所述LDO模块的前端；所述整流模块、电压采样模块、软开关模块、LDO模块依次连接，整流模块用于将交流转换成直流，电压采样模块用于通过ADC采样得到整流电压值，软开关模块用于输出PWM波形，LDO模块用于控制输出。
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