[发明专利]开关稳压器反馈环路中的模拟乘法器

说明书

技术领域

开关稳压器，像所有的反馈系统，必须适当的“补偿”来确定反馈回路不会振荡。在开关稳压器中补偿是特别困难的，因为电感器和电阻(在LC滤波器网络)通常用来转换开关波形，得到稳定的直流输出电压，从而在反馈回路的前置部分引起大的相移。此外，环路的“增益”通常是直流输入电压的函数。当输入电压在很大的范围内变化时，将导致不稳定问题或低回路响应。

开关稳压器的另一个问题是在输入电压或负载电流突然变化时响应速度慢。稳压器具有高直流增益，这使它能够在输入电压和负载电流具有大的变化时保持良好的稳压输出，但如果这些变化迅速，将会有较大的瞬态输出电压的变化，而反馈回路试图纠正输出误差。整体的慢响应速度是由上述提到的LC滤波器网络的响应时间和AC环路增益需要小于0db(单位)的十分之一或更小的开关频率的要求决定的。100khz的开关频率将需要10khz或以下的单位增益频率。

线性稳压器，于此相反，在几百千赫到几兆赫的范围内，可以具有单位增益频率。它们对线路的波动或负载条件迅速作出响应。然而，线性稳压器将不会起到开关稳压器的作用。

背景技术

为了实现更好的时间与输入波动的响应，现有技术的开关稳压器电路中所使用的被称为“前馈”校正。这些电路的原理是把输出校正信号加到回路的前置部分。这个信号与输入电压成比例，在输出电压端引起一个相等的偏移，这也可以由稳压器输入电压改变而引起。此校正信号具有响应速度快，因为它没有直通整体稳压环路慢“反馈”的一部分。一种完成这个反馈功能的方法是使振荡器的振幅是输入电压的函数。由于这会导致频率与输入电压成反比例变化，振荡器的充电电流也需要一个输入电压函数来保持稳定的开关频率。其它各种方案也被设计插入一个前馈信号。然而，这些前馈信号也有缺点。这些现有方案遇到的问题包括：不精确的补偿，小范围的可允许输入电压，以及开关频率和抖动。

鉴于上述情况，在开关稳压器电路中提供一个反馈输出纠正，以此允许精确的补偿和大的可允许的输入电压范围，在开关频率中不会引起抖动，这是可取的。

发明内容

本发明的一个目的是在开关稳压器电路中提供一种前馈方法，这种方法是精确的并且不限制输入电压或影响开关频率。这和本发明的其它目的都是由一个开关调节器电路完成的，该电路采使用了插入在误差放大器和稳压器占空比调节器之间的模拟乘法器电路。

本发明的技术解决方案

乘法器的输出(V_m)的广义公式是V_m＝X*Y/Z，其中X，Y和Z是乘法器三个输入“端口”。为了在开关稳压器降压模式中实现正确的前置功能，X和Y端口分别连接到误差放大器的输出和一个稳定的基准信号源(电压或电流)，Z端口连接到稳压器的输入电压端。模拟乘法器消除了差分放大器在稳压输入电压改变时输出电压改变的可能性，以及使输入电压环路“增益”独立。

对比文献，

发明专利：开关式稳压器，申请号：200610164198.2；

发明专利：开关稳压器，申请号：201110334671.8。

附图说明

图1是一个开关调节模拟乘法器和单片集成振荡器电路，包括一个单片集成电路开关稳压器的设备，结合了模拟倍频器的前馈方法和本发明的一个示例性实施的比较器组件的框图。

图2是图1开关稳压单片集成电路中的模拟乘法器与比较器的典型实现方式的电路图。

具体实施方式

参照图1，在以一种正降压模式工作的开关稳压器电路102中展示了一个单片集成电路的稳压器的移动设备，开关稳压器设备100与分立元件相连接。例如，虽在图1中未画出，设备100优先地包括了一个或多个终端以及执行各种功能的电路，诸如频率补偿，电流限制，软启动操作和关闭。另外，装置100中包含的各种电路的功能可以被交替使用的分立元件所实现(例如，一个额外的开关或差分放大器可以被使用)。