[发明专利]一种具有斜坡补偿功能的低压低功耗PWM比较器

说明书

技术领域

本发明涉及模拟集成电路设计领域，特别涉及一种具有斜坡补偿功能的低压低功耗PWM比较器。

背景技术

效率高，体积小等优点使集成开关稳压电源成为目前IC设计的热门产品，特别是现如今巨大的便携式设备需求，使得开关电源IC向低压，低功耗，低噪声等趋势发展，所以对开关电源中的控制电路——PWM比较器的性能也提出了更高的要求，要求其可以在更低的电源电压下正常工作，具有较好的转换速度和精度，以及较低的功耗。

传统的PWM比较器由于其需要的电源电压较高，而且以牺牲功耗为代价来换取较高的转换精度，使其难以满足现代便携设备对开关电源低电压，低功耗的设计要求；传统PWM比较器的正相输入端的输入信号是由DC-DC电路中的斜坡补偿电路产生的，这样的功能模块化结构会造成器件的浪费，从而增大了电路版图的面积。图1为典型的传统PWM比较器电路，其工作原理是：将电感采样电流和斜坡电流叠加后得到的采样电压V_sigma输入到比较器的正相输入端，误差放大器的输出电压V_e输入到反相输入端，当电压V_sigma小于电压V_e时，比较器输出低电平，通过控制数字逻辑，使功率开关管导通，整流二极管截止，输入对电感充电；反之，功率开关管截止，整流二极管导通，电感对负载和输出电容放电，通过这样的周期循环，来改变输出电压，使其达到稳定值。从图1可以看出，该电路工作的最小电源电压为3V_ds，sat+V_th，若V_ds，sat＝0.2V，V_th＝0.7V，其中V_ds，sat为MOS管的过驱动电压，那么只有在电源电压不小于1.3V时，该比较器才能正常工作，而且电路中尾电流源MN₃的电流较小时，会对比较器的转换精度有很大的影响，所以传统PWM比较器需要在功耗和转换精度之间进行折衷，因此该电路不能满足便携式设备对开关电源的电源电压，功耗的要求。而且在峰值电流模DC-DC电路中，需要设计斜坡补偿电路来使电流环路稳定，并将输出信号输入到PWM比较器的正相输入端，如图2的结构框图所示。电路功能的模块化使得电路不能满足便携式设备对开关电源面积的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有斜坡补偿功能的低压低功耗PWM比较器，同时实现了开关电源电路中的斜坡补偿电路的功能和产生PWM控制信号的功能，简化了整体电路的设计，实现了功能模块的集成化。

为了达到上述目的，本发明实施例提供一种具有斜坡补偿功能的低压低功耗PWM比较器，包括：偏置电压产生模块，斜坡电压产生模块，电压求和模块和PWM波产生模块，其中，

所述偏置电压产生模块为所述电压求和模块和所述PWM波产生模块提供偏置电压；

所述斜坡电压产生模块输出具有预设占空比和幅度的锯齿波信号，为所述电压求和模块提供斜坡补偿电压；

所述电压求和模块将所述斜坡补偿电压转换为斜坡电流，将其与一电感采样电流信号进行叠加，再经过一电阻得到第一电压，并将所述第一电压作为所述PWM波产生模块的正相输入端的输入信号；

所述PWM波产生模块将第一输入电压转换为放大器电流，再经过一电阻得到第二电压，并将所述第二电压作为所述PWM波产生模块的反相输入端的输入信号；PWM波产生模块通过比较所述第一电压和所述第二电压，输出控制功率器件的PWM信号。

其中，所述偏置电压产生模块包括：第一PMOS管MP₁，第一NMOS管MN₁，第二NMOS管MN₂和第一基准电流源I_ref1，其中，

所述第一基准电流源I_ref1的一端接电源电压，所述第一基准电流源I_ref1的另一端接与第一NMOS管MN₁的漏极连接，所述第一NMOS管MN₁的栅极与所述第二NMOS管MN₂的栅极相连，所述第一NMOS管MN₁源级和衬底接地，所述第二NMOS管MN₂源级和衬底接地；

所述第二NMOS管MN₂的栅极和漏极短接，并与所述第一PMOS管MP₁的漏极和栅极连接，并输出所述偏置电压V_bias；所述第一PMOS管MP₁的源级和衬底与电源电压连接。