电流模DC-DC转换器制造技术

本发明专利技术公开了一种电流模DC-DC转换器，主要解决现有转换器补偿电路难以集成的问题。其包括反馈模块(1)、补偿模块(2)和调制模块(3)；该反馈模块(1)用于设置转换器的输出电压，补偿模块(2)采用跨导放大器对小电容上的电流进行采样放大，以实现电容倍增，使得补偿电容值大大减小，同时补偿模块(2)对反馈电压VFB与基准电压ＶREF进行比较，得到误差信号VCOMP，调制模块(3)将误差信号VCOMP与固定的斜坡信号进行比较，得到对应占空比的驱动信号，实现对转换器输出电压的调节；本发明专利技术的补偿模块(2)能完全集成到转换芯片内部，精简了转换芯片引脚，减少了印刷电路板PCB面积，可用于各种小体积的便携式设备中。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种电流模DC-DC转换器，主要解决现有转换器补偿电路难以集成的问题。其包括反馈模块(1)、补偿模块(2)和调制模块(3)；该反馈模块(1)用于设置转换器的输出电压，补偿模块(2)采用跨导放大器对小电容上的电流进行采样放大，以实现电容倍增，使得补偿电容值大大减小，同时补偿模块(2)对反馈电压VFB与基准电压ＶREF进行比较，得到误差信号VCOMP，调制模块(3)将误差信号VCOMP与固定的斜坡信号进行比较，得到对应占空比的驱动信号，实现对转换器输出电压的调节；本专利技术的补偿模块(2)能完全集成到转换芯片内部，精简了转换芯片引脚，减少了印刷电路板PCB面积，可用于各种小体积的便携式设备中。【专利说明】电流模DC-DC转换器
本专利技术属于电子电路
，涉及模拟集成电路，特别是一种电流模DC-DC转换器。
技术介绍
随着手机、掌上电脑PDA、数码相机和音乐播放器MP3等以电池供电的便携式设备中彩屏、游戏、内置CMOS镜头等各种功能的整合，电力需求和电池寿命也成为设计的必备要素。DC-DC转换器由于其效率高、功耗低及输出电压变换灵活， 即降压、升压、负压变换灵活等优点，被广泛应用于上述便携式设备中。脉冲宽度调制PWM式的DC-DC转换器主要有电压模式和电流模式这两种控制方案。其中，在电压模式控制中，转换器的占空比正比于实际输出电压与理想电压之间的误差值；在电流模式控制中，占空比正比于额定输出电压与变换器控制电流函数之间的误差值。不论是电压模PWM控制还是电流模PWM控制，要保证系统的闭环稳定性就必须对系统进行频率补偿。电压模PWM控制系统包括LC滤波电路产生的双极点和一个由滤波电容的等效串联电阻ESR产生的零点，因此所采用的补偿网络要能够对其双极点和等效串联电阻ESR产生的零点进行频率补偿。而对于电流模PWM控制，由于其内部的电流环路包括电感在内，所以系统补偿网络只要对由滤波电容产生的极点和其等效串联电阻ESR产生的零点进行补偿即可。图2给出了电流模DC-DC转换器的系统环路简图，该系统包括三个模块:反馈模块、补偿模块和调制模块。反馈模块包括两个电阻，用于设置不同的输出电压；补偿模块包括误差放大器和外部补偿元件，用于提供足够的相位裕度实现系统的稳定；调制模块包括PWM比较器、控制与驱动模块和输出滤波元件。上述系统具有两个极点fP1、fP2和两个零点 其表达式如下: I r _ I fpi = 2M^ ’ /f2 = IkRlqadC0° ^ f/ = 2)其中，％为误差放大器的等效输出电阻，R为补偿电阻，Rwad为负载，(^为输出电容，Resk为输出电容Qj的等效串联电阻，C为补偿电容。上述补偿方法采用的补偿电容C，其电容值通常以纳法为单位。考虑到成本、封装等因素，这种补偿结构是难以集成的，只能通过增加一个芯片引脚将这个大电容放在外部，如图1所示。这不仅降低了转换芯片的集成度，还增大了印刷电路板PCB的空间。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有的补偿电路难以集成的不足，提出一种电流模DC-DC转换器，以实现转换芯片的完全集成，减少PCB板面积，精简转换芯片引脚。为实现上述目的，本专利技术包括反馈模块1、补偿模块2和调制模块3，该反馈模块I用于设置转换器输出电压Vott的大小，并输出反馈电压Vfb给补偿模块2 ;补偿模块2对反馈电压Vfb和基准电压Vkef进行差分放大，得到误差信号Votp ;调制模块3将误差信号Votp与固定的斜坡信号进行比较，得到对应占空比的驱动信号，实现对转换器输出电SVott的调节，其特征在于:补偿模块2，包括误差放大器EA、补偿电阻Rc，补偿电容C。和跨导放大器OTA ；该误差放大器EA，其正相输入端连接转换器内部产生的基准电压VKEF，其反相输入端连接反馈电压Vfb，其输出端输出误差信号Votp ；该补偿电阻Rc与补偿电容Cc串联，并跨接于误差放大器EA的输出端与地之间；该跨导放大器0TA，其正相输入端a连接到补偿电阻R。与补偿电容C。的公共端；其负相输入端b与自身输出端0相连，并连接误差信号VroMP，用于对流过补偿电容C。的电流进行采样放大，以实现电容的倍增；所述补偿模块2，完全集成在转换芯片内部，以减少印刷电路板PCB的面积，精简转换芯片引脚。上述的一种电流模DC-DC转换器，其中补偿模块2中的误差放大器EA，包括9个低压NMOS管M4tll~M4tl9,6个低压PMOS管M41tl~M415和2个电阻R3~R4 ;所述低压NMOS管仏^，其漏极连接转换器内部产生的偏置电流IB1，其栅极与自身漏极相连，并连接到低压NMOS管M4tl2~M4tl5的栅极，为其提供偏置电压；所述低压NMOS管M4ffi~M4tl9,构成共源共栅电流镜结构，且低压NMOS管M4ffi的漏极作为共源共栅电流镜的输入端，连接转换器内部产生的偏置电流IB2 ；所述低压PMOS管M41tl和M411构成差分对结构，低压PMOS管M41tl的源极通过第三电阻R3连接到低压PMOS管M413的漏极，其栅极连接基准电压VKEF，其漏极连接到低压PMOS管M408的漏极；低压PMOS管M411的源极通过第四电阻R4连接到低压PMOS管M413的漏极，其栅极连接反馈电压VFB，其漏极连接到低压PMOS管M4tl9的漏极；所述低压PMOS管M412和M413,其栅极相连构成有源电流镜，且低压PMOS管M412的漏极与自身栅极相连，并连接到低压NMOS管M4tl3的漏极； 所述低压PMOS管M414和M415,其栅极相连构成有源电流镜，且低压PMOS管M414的漏极与自身栅极相连，并连接到低压NMOS管M4tl4的漏极，低压PMOS管M415的漏极与低压NMOS管M4tl5的漏极相连作为误差放大器EA的输出端,输出误差信号Votp。上述的一种电流模DC-DC转换器，其中补偿模块2中的跨导放大器0TA，包括9个低压NMOS管M501~M509和13个低压PMOS管M510~M522 ；所述低压NMOS管M5tll~M5tl3串联连接，其栅极连接到低压NMOS管M5tl4和M5tl9的栅极，为其提供偏置电压；所述低压NMOS管M5tl5和M5tl6,其栅极相连构成有源电流镜结构，且低压NMOS管M5m的漏极连接到低压NMOS管M504的源极，低压NMOS管M5tl6的漏极与自身栅极相连，并连接到低压PMOS管M51tl的漏极；所述低压NMOS管M5tl7和M5tl8,其栅极相连构成有源电流镜结构，且低压NMOS管M5tl7的漏极与自身栅极相连，并连接到低压PMOS管M511的漏极，低压NMOS管M5tl8的漏极连接到低压NMOS管M5tl9的源极；所述低压PMOS管M51tl和M511构成差分对结构，其源极相连并连接到低压PMOS管M516的漏极，低压PMOS管M51tl的栅极作为跨导放大器OTA的负相输入端b，低压PMOS管M511的栅极作为跨导放大器OTA的正相输入端a ；所述低压PMOS管M512,其漏极连接转换器内部产生的偏置电流IB3，其栅极与自身漏极相连并连接到低压PMOS管M513?M517的栅极，为其提供偏置电压；所述低压PMOS管M518?M52(1、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电流模DC?DC转换器，包括反馈模块（1）、补偿模块（2）和调制模块（3），该反馈模块（1）用于设置转换器输出电压VOUT的大小，并输出反馈电压VFB给补偿模块（2）；补偿模块（2）对反馈电压VFB和基准电压VREF进行差分放大，得到误差信号VCOMP；调制模块（3）将误差信号VCOMP与固定的斜坡信号进行比较，得到对应占空比的驱动信号，实现对转换器输出电压VOUT的调节，其特征在于：补偿模块（2），包括误差放大器EA、补偿电阻RC，补偿电容CC和跨导放大器OTA；该误差放大器EA，其正相输入端连接转换器内部产生的基准电压VREF，其反相输入端连接反馈电压VFB，其输出端输出误差信号VCOMP；该补偿电阻RC与补偿电容CC串联，并跨接于误差放大器EA的输出端与地之间；该跨导放大器OTA，其正相输入端a连接到补偿电阻RC与补偿电容CC的公共端；其负相输入端b与自身输出端O相连，并连接误差信号VCOMP，用于对流过补偿电容CC的电流进行采样放大，以实现电容的倍增；所述补偿模块（2），完全集成在转换芯片内部，以减少印刷电路板PCB的面积，精简转换芯片引脚。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：来新泉，叶强，邵丽丽，
申请(专利权)人：西安启芯微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：