[发明专利]构成DC‑DC转换器的误差放大器和跨导放大器以及增益放大器

说明书

技术领域

本发明涉及误差放大器,具体涉及构成DC-DC转换器的误差放大器和跨导放大器以及增益放大器。

背景技术

DC-DC转换器是一种在电源管理领域中得到广泛应用的重要部件，它可以应用于手机、移动电源、网络通信、汽车电子、消费电子等领域。随着电源管理技术的快速发展，对DC-DC转换器的效率、瞬态响应速度、负载调整率、线性调整率等指标要求越来越高，而误差放大器的性能是决定DC-DC转换器上述指标的重要因素。误差放大器在峰值电流模式脉宽调制(PWM)控制的DC-DC转换器中的作用是将反馈电压V_FB和内部基准电压V_REF进行比较，控制误差放大器输出或者吸收电流，当V_REF>V_FB时，误差放大器输出电流，当V_REF<V_FB时，误差放大器吸收电流，输出/吸收电流大小正比于|V_REF-V_FB|。输出/吸收的电流用来对误差放大器输出端(COMP)的补偿网络进行充电和放电，形成COMP端的电压值V_COMP，COMP端的电压值可以控制DC-DC转换器功率开关管的峰值电流，从而控制DC-DC转换器的负载电流。误差放大器的功耗、直流增益(DC Gain)、跨导(Gm)及输出/吸收电流等指标是决定DC-DC转换器效率、负载调整率、线性调整率和瞬态响应速度的重要因素。

现有的误差放大器通常采用两级运放电路结构，该结构具有较高的直流增益，通过外接电阻和电容来补偿误差放大器的相位裕度，使闭环系统稳定。电路通常采用恒定电流源偏置，误差放大器输出端COMP输出/吸收的电流受恒流源限制，瞬态响应较慢。如果增大恒流源电流将导致误差放大器的功耗增加，直流增益降低，影响DC-DC转换器的效率、负载调整率和线性调整率指标。目前，低功耗、高增益、快速响应的误差放大器设计是DC-DC转换器设计关键点及难点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题之一是提供构成DC-DC转换器的误差放大器；直流增益大于90dB，跨导大于2000μmhos，静态工作电流<280μA，由该误差放大器构成的DC-DC转换器的峰值效率达到95％，线性调整率<0.5％,负载调整率<0.10％。

本发明所要解决的技术问题之二是提供构成DC-DC转换器的跨导放大器，跨导放大器为误差放大器提供动态偏置电流。由该跨导放大器构成的DC-DC转换器在负载电流瞬变2A～6A的情况下稳定时间<200μs。

本发明所要解决的技术问题之三是提供构成误差放大器的增益放大器。增益放大器接收跨导放大器提供的动态偏置电流，将基准电压和反馈电压之差的绝对值放大，输出/吸收电流正比于基准电压和反馈电压之差的绝对值；当反馈电压小于基准电压时，增益放大器的输出端输出电流，当反馈电压大于基准电压时，增益放大器的输出端吸收电流。

本发明的第一个技术方案是：构成DC-DC转换器的误差放大器，包括跨导放大器和增益放大器；其特征在于：跨导放大器将基准电压和反馈电压之差的绝对值放大，输出电流正比于基准电压和反馈电压之差的绝对值，为增益放大器提供动态偏置电流；增益放大器将基准电压和反馈电压之差的绝对值放大，输出/吸收电流正比于基准电压和反馈电压之差的绝对值；当反馈电压小于基准电压时，增益放大器的输出端输出电流，当反馈电压大于基准电压时，增益放大器的输出端吸收电流。