适用于COT模式转换器的内部纹波补偿电路及转换器制造技术

本发明专利技术公开一种适用于COT模式转换器的内部纹波补偿电路及转换器，所述内部纹波补偿电路包括：电感电流采样电路，用于采样电感电流信号，得到与电感电流成一定比例关系的采样电流，并将所述采样电流输入到电感电流纹波采样保持电路中；电感电流纹波采样保持电路，用于将接到的所述采样电流信号转换为电压信号，获取在采样周期内的采样电感电流信息和电感电流谷值信息，并保持电感电流谷值信息，输入到纹波叠加电路中；纹波叠加电路，用于将基准电压、采样电感电流信息、电感电流谷值信息叠加后得到叠加纹波补偿的基准电压。通过本发明专利技术的实施例，保证内部纹波补偿电路实现纹波补偿以满足环路稳定性，同时也保证了输出电压的精度。度。度。

【技术实现步骤摘要】
适用于COT模式转换器的内部纹波补偿电路及转换器


[0001]本专利技术涉及电子电路
，尤其涉及一种适用于COT模式转换器的内部纹波补偿电路及转换器。

技术介绍

[0002]在电子电路设计中，相对于传统的电压控制模式与峰值电流模式控制模式来说，COT(Constant
‑
on
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Time，恒定导通时间)控制模式更具有明显的优点。COT控制模式不需要传统意义上的误差放大器，使得COT控制模式能够在保持精度的同时具有更快的响应速度；COT控制模式在轻载下的效率有较大的提升，这也符合电子产品未来的发展趋势；COT控制模式在全输入范围的频率保持不变，这对于对抗电磁干扰具有重要的意义；同时COT控制环路相对简单。COT控制架构在电源管理芯片中备受青睐。
[0003]传统的纹波补偿电路需要输出电容有较大的ESR(Equivalent Series Resistance，等效串联电阻)电阻以产生较大的输出纹波，但是随着集成化的需求，低ESR、体积小的贴片式钽电容或者陶瓷电容成为主流。因此传统的COT控制降压型转换器的输出电压与电感电流之间存在相位滞，导致转换器产生次谐波震荡。如图1所示。
[0004]为了解决由于输出纹波的相位滞后导致的次谐波震荡，片上的纹波补偿被引入，如图2所示，此种纹波补偿方式需要使用较多的外部元件，这无疑增加系统的复杂程度与成本。
[0005]中国专利(公告号CN106253671A)公开了一种基于采样电感电流作为纹波补偿的方法，包括以下步骤：第一步，对电感电流进行采样；第二步，电感电流纹波信息预放大；第三步，保持对放大后的信号；第四步，纹波叠加电路。该专利的内部纹波补偿电路不再需要额外的采样电路，减少了外部元器件，简化了系统的设计复杂度，同时也保证了系统的稳定性。但是在该专利公开的技术方案中，电感电流采样的信号受功率器件导通阻抗的影响，功率管的导通阻抗受温度、工艺、电源电压的影响，因此最终的纹波补偿的受温度、工艺、电源电压影响较大；纹波放大电路和纹波叠加电路的输入共模范围较小，对于大电流、高功率管导通阻抗的应用情况，采样的电压信号超出输入共模范围，无法实现片内纹波补偿。

技术实现思路

[0006]本专利技术实施例旨在提供一种适用于COT模式转换器的内部纹波补偿电路及转换器，可以使内部纹波补偿电路产生叠加纹波补偿的基准电压的纹波大小与电感电流纹波成线性的关系，并且不受工艺、温度以及内部电压的影响，保证内部纹波补偿电路实现纹波补偿以满足环路稳定性，同时也保证了输出电压的精度。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术实施例提供以下技术方案：一种适用于COT模式转换器的内部纹波补偿电路，所述内部纹波补偿电路包括：电感电流采样电路、电感电流纹波采样保持电路和纹波叠加电路；其中：
[0008]所述电感电流采样电路，用于采样电感电流信号，以得到与电感电流成一定比例
关系的采样电流，并将所述采样电流输入到电感电流纹波采样保持电路中；
[0009]所述电感电流纹波采样保持电路，用于将接到的所述采样电流信号转换为电压信号，以及获取在采样周期内的采样电感电流信息和电感电流谷值信息，并保持电感电流谷值信息，输入到纹波叠加电路中；
[0010]所述纹波叠加电路，用于将基准电压、所述采样电感电流信息、所述电感电流谷值信息叠加后得到叠加纹波补偿的基准电压。
[0011]可选地，所述电感电流采样电路包括：电压采样电路和电流采样电路；其中：
[0012]所述电压采样电路，用于采样所述电感电流在下功率管导通电阻上产生的下功率管导通电压；
[0013]所述电流采样电路，用于将所述下功率管导通电压转化为采样电流。
[0014]可选地，所述电压采样包括：第一NMOS管、第二NMOS管和反相器；
[0015]所述反相器的输入端与采样控制信号端连接后与所述第二NMOS管的栅极连接，输出端与所述第一NMOS管的栅极连接；所述第一NMOS管的源极接地，漏极连接至第二NMOS管的源极；所述第二NMOS管的漏极与开关SW端连接；所述第一NMOS管的漏极与所述第二NMOS管的源极连接处输出采样电压。
[0016]可选地，当所述下功率管导通时，采样控制信号为高电平，所述第一NMOS管关闭，所述第二NMOS管导通，所述采样电压等于开关SW的电压；当所述下功率管关断时，采样控制信号为低电平，所述第一NMOS管导通，所述第二NMOS管导通，所述采样电压等于地电压。
[0017]可选地，所述电流采样电路包括：第一放大电路、电流镜、压控电阻；
[0018]所述第一放大电路用于保证放大电路的两个输入端电压相等；所述压控电阻用于将SW电压与GND之间的电压差转换为电流；所述电流镜用于镜像采样电流。
[0019]可选地，所述第一放大电路包括两个以上电流源、三个以上NMOS管、两个以上PMOS管；所述电流镜包括两个以上PMOS管。
[0020]可选地，所述电感电流纹波采样保持电路包括：第一开关、第二开关、第一电阻、第一电容和第二电容；其中，
[0021]所述第一电阻将采样电流转换为电压；所述第一开关和所述第一电容对所述转换后的电压进行采样；所述第二开关和所述第二电容保持所述第一电容的电压，并将采样电压和保持电压传送给所述纹波叠加电路。
[0022]可选地，所述纹波叠加电路包括跨导放大器和运算放大器；所述跨导放大器的输入端与所述电感电流纹波采样保持电路连接；所述运算放大器的正向端连接基准电压端，反向端与输出端相连，输出端通过第四电阻与所述跨导放大器的叠加纹波补偿的基准电压输出端相连。
[0023]可选地，所述跨导放大器将采样电压与保持电压的差值转换为电流信号；所述运算放大器用作基准电压的缓冲器；所述第四电阻将电流信号转换为电压信号；所述跨导放大器、所述运算放大器以及所述第四电阻将采样电压和保持电压的差值叠加在基准电压上。
[0024]为解决上述技术问题，本专利技术实施例还提供以下技术方案：一种转换器，所述转换器包括如本专利技术任一实施例所述的的内部纹波补偿电路。
[0025]与现有技术相比较，本专利技术实施例提供的一种适用于COT模式转换器的内部纹波
补偿电路及转换器，通过电感电流采样电路采样电感电流信号，以得到与电感电流成一定比例关系的采样电流，保证采样电流与电感电流具有相同的相位信息，同时采样电流与电感电流的比例是一个固定的常数，与功率管的导通阻抗无关，即消除了工艺、温度、内部电压的影响，最后将所述采样电流输入到电感电流纹波采样保持电路中；电感电流纹波采样保持电路将接到的所述采样电流信号转换为电压信号，以及获取在采样周期内的采样电感电流信息和电感电流谷值信息，输入到纹波叠加电路中，保证最后叠加的纹波是电感电流的纹波信息，消除了电感电流的直流信息；纹波叠加电路将基准电压、所述采样电感电流信息、所述电感电流谷值信息叠加后得到叠加纹波补偿的基准电压。从而使内部纹波补偿电路产生的叠加纹波补偿的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于COT模式转换器的内部纹波补偿电路，其特征在于，所述内部纹波补偿电路包括：电感电流采样电路、电感电流纹波采样保持电路和纹波叠加电路；其中：所述电感电流采样电路，用于采样电感电流信号，以得到与电感电流成一定比例关系的采样电流，并将所述采样电流输入到电感电流纹波采样保持电路中；所述电感电流纹波采样保持电路，用于将接到的所述采样电流信号转换为电压信号，以及获取在采样周期内的采样电感电流信息和电感电流谷值信息，并保持电感电流谷值信息，输入到纹波叠加电路中；所述纹波叠加电路，用于将基准电压、所述采样电感电流信息、所述电感电流谷值信息叠加后得到叠加纹波补偿的基准电压。2.根据权利要求1所述的内部纹波补偿电路，其特征在于，所述电感电流采样电路包括：电压采样电路和电流采样电路；其中：所述电压采样电路，用于采样所述电感电流在下功率管导通电阻上产生的下功率管导通电压；所述电流采样电路，用于将所述下功率管导通电压转化为采样电流。3.根据权利要求2所述的内部纹波补偿电路，其特征在于，所述电压采样包括：第一NMOS管、第二NMOS管和反相器；所述反相器的输入端与采样控制信号端连接后与所述第二NMOS管的栅极连接，输出端与所述第一NMOS管的栅极连接；所述第一NMOS管的源极接地，漏极连接至第二NMOS管的源极；所述第二NMOS管的漏极与开关SW端连接；所述第一NMOS管的漏极与所述第二NMOS管的源极连接处输出采样电压。4.根据权利要求3所述的内部纹波补偿电路，其特征在于，当所述下功率管导通时，采样控制信号为高电平，所述第一NMOS管关闭，所述第二NMOS管导通，所述采样电压等于开关SW的电压；当所述下功率管关断时，采样控制信号为低电平，所述第一NMOS管导通，所述第二NMOS管导...

【专利技术属性】
技术研发人员：牛海领，叶强，
申请(专利权)人：昂宝集成电路西安有限公司，
类型：发明
国别省市：