[发明专利]一种用于开关电源的误差放大器

说明书

技术领域

本发明属于模拟集成电路技术领域，具体涉及一种用于开关电源的误差放大器。

背景技术

误差放大器是模拟集成电路设计中一种最常用的和最重要的集成电路模块。它主要用于模拟信号量的误差检测与放大，比如在开关电源芯片中，误差放大器用来检测基准电压和反馈采样电压之间的误差并将其放大，产生的误差信号参与后级电路产生PWM波。从电特性来看，误差放大器的要求是趋近理想的增益器件，具有增益高，输入阻抗大，输出阻抗小等特点，同时通常还有宽输入、输出范围的特性，以保证集成误差放大器与信号源、负载或其他集成运放间互联时，便于实现直流电平的配合和缓冲隔离作用。从电路结构来看，误差放大器是一个差动输入，单端输出的直接耦合运算放大器。

为了保证控制系统的稳定工作，通常需要在误差放大器模块中增加相应的嵌位电路，嵌位电路对于系统有三方面作用：首先，保证开关电源电路在启动时能够限制误差放大器的输出，使占空比逐渐加大，以免造成输出占空比过大从而造成开关管流经电流过大，导致损坏；其次，应该限定误差放大器正常工作时的输出在一定范围之内，避免对系统造成危害；再次，为了使系统电路具有输出短路保护的功能，需要在误差放大器模块对输出采样，并在短路的瞬间限制误差放大器的输出，从而限制开关管的占空比，从而达到保护开关和芯片的作用。除了上面提到的因素以外，在最为常用的电流模式控制应用中，误差放大器的输出通常与系统的电流限设置直接相关。对于误差放大器的输出加以限制，可以便捷地实现对系统电流的控制，从而提高系统可靠性。因此为了保证系统电路能够稳定地工作，同时提高系统的可靠性，设计高性能的误差放大器嵌位电路是非常有必要的。

传统的误差放大器限位功能通过比较器实现，通过检测EA输出的电压大小，判断是否超出范围，再结合系统控制整体动作完成。这样无法真正控制EA的输出电压，会导致误差放大器输电压会超出范围。而由于从稳定性角度考虑，EA的输出往往需要一个较大的环路补偿电容，这会导致若采用传统的限位电路，EA的输出如果超出范围，恢复到正常输出电压需要很大的调整时间，这无疑会导致系统的异常工作，且可能是无法恢复的损坏。此外，这种控制方法需要额外设计电流限制电路，避免系统出现电流过大，导致损坏。

发明内容

本发明的目的，就是针对上述现有误差放大器嵌位电路结构简单、响应速度慢的问题，提出一种适用于开关电源的误差放大器。

本发明的技术方案是，如图2所示，一种用于开关电源的误差放大器，其特征在于，该误差放大器由依次连接的误差放大器电路、高电位嵌位电路和折返式电流限电路；其中，误差放大器电路由PMOS管MP1、MP2、MP3、MP4，NMOS管MN1、MN2、MN3、MN4、MN5，电容C_L构成；其中，MP4的源极接电源VDD，其栅极接MP2的栅极，其漏极接MN5的漏极；MP4漏极与MN5漏极的连接点接电容C_L的一端后作为误差放大器的输出端；电容C_L的另一端接地GND；MN5的源极接地GND，其栅极接MN4的栅极；MP2的源极接电源VDD，其栅极与漏极互连，其漏极接MN2的漏极；MN2的栅极接误差放大器的正输入端，其源极接MN3的漏极；MP1的源极接电源VDD，其栅极与漏极互连，其栅极接MP3的栅极，其漏极接MN1的漏极；MN1的栅极接误差放大器的负输入端，其源极接MN3的漏极；MN3的漏极接偏置镜像电流，其源极接地GND；MP3的源极接电源VDD，其漏极接MN4的漏极；MN4的栅极和漏极互连，其源极接地GND；

高电位嵌位电路由PMOS管MP5、MP6、MP7、MP8、MP9以及NMOS管MN6、MN7、MN8、MN9、MN13构成；其中，MP5的源极接电源VDD，其栅极接MP2栅极与MP4栅极的连接点，其漏极接MN6的漏极；MN6的栅极和漏极互连，其栅极接MN7的栅极，其源极接地GND；MP9的源极接电源VDD，其栅极接MP6的栅漏极、MP7的漏极和MN8的漏极，其漏极接MP3的漏极与MN4漏极的连接点；MP6的源极接电源VDD，其栅极与漏极互连；MP7的源极接电源VDD，其栅极接MP8的栅极，其漏极接MN8的漏极；MN8的栅极接误差放大器的输出端，其源极接MN7的漏极；MP8的源极接电源VDD，其栅极与漏极互连，其漏极接MN13的漏极；MN13的源极接MN9的漏极；MN9的栅极接外部参考电平V_REFH，其源极接MN7的漏极；MN7的源极接地GND；