本属于为电子电路设计技术涉忣一种新型DC-DC负压产生电路和 方法。

DC-DC负压产生电路广泛应用于电子系统中为满足电子系统的电气接 口传输要求，通常需要产生共模点为0囸负电压对称的差分信号；在便携式 设备中的电源设计中也需要提供负的电源。通常人们会采用开关电容电路 利用电荷转移产生负压，轉换效率较高可达到70％～80％相对损耗较大，且 对电路的工艺要求较高必须为全隔离性的MOS器件，并且V_GS的耐压也需 在正负电源之间版图媔积大且对工艺提出更高的要求。

本发明采用一种反馈结构的CMOS开关电容实现负压产生电路优点为 拓扑结构简单，尺寸小且对工艺的要求较低。电磁干扰低和转换效率高等 优点十分适合于便携式电子产品的电源设计。CMOS的开关电容变换器具 有功耗低、集成度高和抗噪声能仂强的优点

为了解决现有的负压产生电路转换效率低，对器件工艺要求高、版图面 积大等技术问题本发明提供一种反馈型DC-DC负压产生电蕗和方法，该方 法首先利用交叉耦合的驱动电路产生一定的负压脉冲信号为开关管提供时钟 驱动开关电容利用电荷传递产生与正电源基夲一致的负压输出，转换效率 可以高达95％以上

本发明的具体技术解决方案：

一种反馈型DC-DC负压产生电路，其特殊之处在于：

包括振荡器OSC：鼡于产生开关管切换所需的一定频率的时钟信号；

负压驱动电路：用于将时钟信号的幅度和驱动能力转化为开关管需要的 脉冲信号；

非交疊时钟产生电路：用于将脉冲信号进行处理产生四路时钟电路驱 动开关管导通和截止；

开关电容电路：开关管(S1、S2、S3、S4)、电容C_fly和电容C_out；

开關管S1和开关管S3导通时，电容C_fly充电；

开关管S2和开关管S4导通时将电容C_fly中电荷转移到电容C_OUT，

C_OUT的输出电压VCC向负压驱动电路DC供电口

N3和NMOS管N4的源极接C_OUT嘚输出端。(四个NMOS管通过交叉耦合连 接方式形成正反馈产生负的输出电压VCC)

上述非交叠时钟产生电路包括正非交叠时钟产生单元和负非交叠時钟产 生单元，正非交叠时钟产生单元的输入端接振荡器OSC的输出端负非交叠 时钟产生单元的输入端接a点，正非交叠时钟产生单元的输出端输出一组相 位不同的VDD-GND时钟信号负非交叠时钟产生单元的输出端输出一组相 位不同的GND-VCC时钟信号。

上述的开关管S1、开关管S3为PMOS管开关管S2、開关管S4为NMOS 管，开关管S1和开关管S2的栅端接正非交叠时钟产生单元的输出VDD-GND 时钟信号开关管S1的源极接VDD，开关管S1的漏极、开关管S2的源极 以及电容C_fly嘚一端连接开关管S2的漏极接GND，

开关管S3和开关管S4的栅极接负非交叠时钟产生单元的输出GND-VCC 时钟信号开关管S3的源极接GND，开关管S3的漏极、开关管S4的源极 以及电容C_fly的另一端连接开关管S4的漏极接VCC，电容C_OUT连接在VCC 和GND之间

一种反馈型DC-DC负压产生法，包括以下步骤：

振荡器OSC产生时钟信号時钟信号为VDD到GND的方波，时钟信号 的频率在10K～10MHz之间；

2]产生负压脉冲信号：

负压驱动电路产生负压脉冲信号；

3]将脉冲信号进行处理产生四路时鍾电路驱动开关管导通和截止，产生 电压VCC；

4]电压VCC作为负压驱动电路正反馈信号补偿负压脉冲信号执行步骤 2)，使得电压VCC无限接近-VDD

本发奣的所具有的优点：

1、本发明提供的反馈型DC-DC负压产生电路和方法，利用CMOS开关 电容电路的电荷转移实现一种负压产生电路

2、本发明的电路結构简单，精度高而且利用输出的VCC反馈至负压 驱动电路，形成正反馈环路有效提高转换效率，降低输出电压纹波可广 泛应用于便携式系统的电源电路中。

图1是本发明的方法的电路实现图；

附图标记说明：VDD：电源电压；VCC：输出负电压；S1S3：PMOS 开关管管；S2，S4：NMOS开关管；Driver：为負压驱动电路；非交叠时钟电 路包括两路非交叠时钟产生电路；OSC：内部振荡器电路；C_FLY:飞电容电 荷转移的关键电容；C_OUT：输出负载电容，其Φ要求C_OUT＝10*C_FLY

下面结合附图和具体实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地表 述显然，所表述的实施例仅是本发明一部分实施例洏不是全部的实施例， 基于本发明中的实施例本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提所获得 的所有其他实施例，都属于本发明的保護范围

本发明提供一种反馈型DC-DC负压产生电路，该方法包括以下步骤：

步骤1产生时钟输出。

具体为利用环振结构产生振荡波形，谐振頻率为反相器的延迟时间和 反相器的级数它们之间的关系为f=12nτPDτPD=τr+τf2]]>

其中,n为环振的级数，τ_PD为反相器的延迟时间它可以表示为反相器仩 升时间τ_r和τ_f的函数，如式：

根据输出电压的要求一般调节选取震荡频率为10K～1MHz之间。

步骤2负压驱动电路，产生负压的时钟驱动信号

具体为如图1中负压驱动电路所示，N1～N4均为NMOS器件N1的栅 极接反相器的输出，N2的栅极接反相器的输出N3和N4交叉耦合输出负压 的时钟信号。首先利用一个幅度较小的负的输出电压作为时钟的电源产生 负的幅度较小的时钟控制信号。开关控制栅极电压下降后负的输出电压幅 度增加，交叉耦合电路的负压幅度也增大同时开关电容的输出幅度再次增 加，构成一个正反馈环路最终使得驱动电路的输出可达到(-VDD+2V_DS(sat))。

步驟3开关电容电路。

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第2名：电容器。电容器通常简称为电容（英文名称：capacitor）电容器，顾名思义是‘装电的容器’，是一种容纳电荷的器件电容器是電子设备中大量使用的电子元件之一，广泛应用于电路中的隔直通交耦合，旁路滤波，调谐回路能量转换，控制等方面电容器在電子设备中的应用极其广泛，但在常用电子元器件排行榜中也只能排到第二名下面见证奇迹的时刻到了。

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DCS接地基本要求DCS系统接地是为了保证当进入DCS系統的信号、DC供电口电源或DCS系统设备本身出现问题时有效的接地系统能承受过载电流并可以迅速将过载电流导入大地。接地系统能够为DCS提供屏蔽层消除电子噪声干扰，并为整个控制系统提供公共信号参考点（即参考零电位）当接地系统发生问题时(接地电阻过大，多点接哋接地线断线或接地线与高电压、大电流设备相接触等)，会造成人员的触电伤害及设备的损坏据了解，有些DCS系统经常“死机”(或不明原因的“死机”)大多是因为接地系统不良或存在问题所引起的。因此完善、可靠、正确的接地，是DCS系统能够安全、可靠和良好运行的關键

技术：LED吸顶灯电源选择LED吸顶灯的电源现在让我们先来看一下普通吸顶灯的电源。普通吸顶灯通常采用电子镇流器或者称为高频变壓器。但是市面上的电子镇流器的质量都比较差例如，作者就测试了一款普通吸顶灯安装了飞利浦的32W环形灯管实测的结果如下：Pin=16W，PF=0.62所以它只用到环形灯管50%的功率，而且功率因数也很差作者也测试了一个9W节能灯的参数，测得Pin=8.4WPF=0.563

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恒流恒压LED驱动电源具有恒压（CV）和恒流（CC）特性既可以工作在恒壓CV方式，也可以工作在恒流（CC）方式恒流恒压(CCCV)电源的外形，如图7所示LED照明设计需要考虑的因素如下：输出功率：主要涉及LED正向电压范圍、电流及LED排列（串并）方式等。电源：电源的类型有AC-DC电源、DC-DC电源、AC电源直接驱动

（EMC）是设计中不可避免的重要问題如果EMC设计不好，将会导致电视在播放的过程中出现水波纹以及频闪等问题严重时将会导致无法收看。EMC设计实际上就是针对产品中产苼的电磁干扰进行优化设计使之符合各国或地区的EMC标准。其定义是：设备或系统在其电磁环境中能正常工作且不对该环境中任何事物构荿不能承受的电磁干扰（EMI）的能力

电磁干扰一般都分为两种，传导干扰和辐射干扰传导干扰是指通过导电介质把一个电网络上的信号耦合（干扰）到另一个电网络。辐射干扰是指干扰源通过空间把其信号耦合（干扰）到另一个电网络

结构主要包括：液晶显示模块，电源模块驱动模块（主要包括主驱动板和调谐器板）以及按键模块。一般液晶显示模块由生产厂商在生产前已经完成EMC的测试这里主要介紹一下设计电源模块、驱动模块、按键模块，以及整机设计时应注意的电磁干扰问题

电源部分两大主要功能就是实现驱动液晶屏的背光鉯及为其他模块（包括驱动模块，按键模块）提供直流电源

电源模块的设计好坏直接影响到整个系统，如果设计不好将会导致电视出現大的水波纹，严重时将会导致电视不能使用同时还会严重影响到附近的其他设备的正常使用。

液晶电视的电源部分采用的都是开关电源开关电源引起电磁干扰问题的原因是很复杂的。设计开关电源时要防止开关电源对电网和附近的电子设备产生干扰；还要加强开关電源本身对电磁干扰环境的适应能力。

针对开关电源的EMC问题在设计时应采用以下主要措施：

软开关技术：开关器件开通/关断时会产生浪湧电流和尖峰电压，这是开关管产生电磁干扰及开关损耗的主要原因软开关技术是减小开关器件损耗和改善开关器件EMC特性的重要方法。該技术主要是使开关电源中的开关管在零电压、零电流时进行开关转换从而有效地抑制电磁干扰

调制频率控制：电磁干扰是根据开关频率变化的，干扰的能量集中在离散的开关频率点上导致干扰强度大通过将开关信号的能量调制分布在一个很宽的频带上，产生一系列离散边频带这样就将干扰频谱展开，干扰能量分布在离散频带上从而降低开关频率点上的电磁干扰强度。

元器件布局与走线：将电源输叺信号和输出信号相关联的元器件都放置在相应的端口附近以避免因耦合路径而产生干扰。将相互关联的元器件放在一起避免走线过長带来干扰。

另外还要尽量避免信号线平行走线如果无法避免，尽量加大线间距或者在中间加一根地线，以减少相互之间的干扰

液晶电视的主驱动板主要包括：模拟信号部分，高速数字电路部分噪声源DC-DC电源部分。

元器件布局与走线：在布局上要把模拟信号部分，高速数字电路部分噪声源DC-DC电源部分这三部分合理地分开，使相互间的信号耦合为最小而在器件布设方面，还是遵从相互有关的器件尽量靠近的原则这样可以获得较好的抗噪声效果。

DC-DC电源部分与地：在印刷电路板上电源线和地线最重要。让模拟电路和数字电路分别拥囿自己的电源和地线通路克服电磁干扰，最主要的手段就是接地

在液晶电视的驱动板上，主要将电源部分（DC-DC）的地和其他如解码和主芯片处理的部分的地分开以减少电源地对图像显示和电视伴音的干扰。

如果在设计电路时存在着模拟地和数字地在印制板铺地时应该將它们分开。以减低相互干扰在使用双层板以及多层板PCB的布局中，一般都会将其中一层铜箔作为专门的接地平面这样做的目的是该接哋充当屏蔽层。

集成芯片：在同一集成芯片中也将模拟地和数字地分开铺地。如液晶电视的主驱动板经常会使用的AD公司的模数转换芯片AD9883在印制板设计时我们就可以将该芯片模拟部分的地和数字部分的地分开铺地。最后再通过一根比较短的导线将两地单点连接起来或者昰将两地通过一个1nF的旁路电容连接起来。

晶振：数字电路中的时钟电路是目前电子产品中主要的电磁干扰源之一是EMC设计的主要内容。晶振是一个强辐射发射源晶振内部电路产生大的RF电流，以至于晶体的地引线不能以很少的损耗充分地将比较大的Ldi/dt电流引到地平面结果金屬外壳变成了单极天线。晶振的周边就是一个辐射场

故晶振电路尽量远离接口电路，如串口、地址线、数据线等以避免接口电路将晶振的谐波信号带出印制板以造成电磁干扰。晶振的两个脚都要加RC滤波电路同时一定要将晶振的金属外壳与印制板上的地连接起来。另外晶振与芯片引脚尽量靠近，用地线把时钟区隔离起来放置一个局部地平面并且通过多个过孔与地线连接。

电容去耦：利用电容去耦来降低电磁干扰电容去耦可以分为三种：整体的、局部的和板间的。