[发明专利]一种基于电流模Buck‑Boost转换器系统电路

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种基于电流模Buck-Boost转换器系统电路，适用于电源领域。

背景技术

便携式技术已经成为当今最热门的技术，它集通信、消费、计算机技术之大成，并在处理器、存储、电源管理、显示、嵌入式软件领域多路并举、进而融合这些技术的精华以挑战你想象力的方式给你最新的体验。便携式设备实际上正走向深度融合并成为一种多功能的载体。在过去几年中，我们可以看到很多不同功能(如MP3、视频播放、照相机、3D游戏和手机电话)都融合到一个设备中。越来越多的功能(如WLAN和DVB)都将集成到便携式处理平台中，从而增加了便携式的内容。

由此可见，便携式设备的发展趋势是拥有更高集成度、更小的体积和更大的存储容量。集成度的提高对处理器提出更高的要求，甚至需要采用多核技术才能同时完成多项任务的需求:更小的体积则要求降低整个设备的功耗，以便缩小电池的体积;而为了适应便携式设备媒体播放的要求，需要更大的存储容量，但存储容量的提高意味着耗电量的提高。因此，便携式设备的发展对电源管理提出了新的要求，如何减小便携式设备中电源管理的体积、提高电源管理的效率和延长电池的使用寿命成了便携式设备中开关电源所要研究的问题。

便携式设备有多种电池方案可以选择，不同的充电电池有不同的优缺点及使用场合。目前的电池种类主要包括镍氢电池(Ni-MH)，锂离子电池、聚合锂电池(PLB)和高级锂电池(ALB)等。随着消费类便携式设各对体积越来越高的要求，超薄型聚合锂电池越来越受欢迎。同时，锂电池还有能量密度高自放电低等优点这使得目前许多便携式设备中采用锂电池供电。

单节锂电池的电压输出范围为2.5～5.5V。但对于由电池供电的便携式设备，通常会需要3.3V的标准电压供给嵌入式系统和处理器。因此，采用单一的降压或升压系统都不能充分使用电池中所存储的电能。为了提高电池输入范围，开关电源需要使用升降压的拓扑结构以便充分使用锂电池2.5～5.5V的储能，从而延长电池的使用寿命。

发明内容

本发明提供一种基于电流模Buck-Boost转换器系统电路，电路结构简单、体积较小、控制稳定可靠，具有较强的抗干扰能力，功耗低，效率较高，具有优越的性能。

本发明所采用的技术方案是。

基于电流模Buck-Boost转换器系统电路由基准电路、自偏置电路、带源级负反馈的误差放大器、高速比较器电路组成。

所述基准电路产生一个不随供电电压和环境温度变化的参考电压值，它也为电路中的其它模块提供偏置电流。采用电流求和模式的基准源，运放保持Va，Vb两点电位基本相等。M2管的电流由两部分相加而成，一部分是流过R1的电流，它与Q1、Q2的发射结电压的差值成正比，也即与热电压VT成正比，具有正温度系数；另一部分是流过电阻RB的电流，它与Q1的发射结电压成比例，因而具有负温度系数。M2的电流被成比例的复制到M3，流经过R2产生输出电压Vref，选择不同的R2值，可以自由设定输出的基准电压值。

所述自偏置电路中，M1、M2和R组成PEAK电流镜，其优点是可以方便地得到电流为几uA甚至是nA级的电流。M3和M4组成基本电流镜。将M1、M2偏置在亚阈值区，M3、M4偏置在强反型区，MS1～MS5组成启动电路，如电路处于零状态，则A点为低电平，经过MS2～MS5组成的反向器链驱动MS1，从而使MS1导通，则由MSl和M1到地组成的回路给恒流源注入电流，迫使恒流源偏移零状态；当系统正常工作时，A点为高电平，同样经过MS2～MS5组成的反向器链驱动MS 1，使得MS1截止，启动电路不再作用，而且不再消耗系统功耗。

所述带源级负反馈电阻的误差放大器将原来独立的尾电流拆分成两个并联的尾电流源，并分别接在源级负反馈电阻的两端。在共模输入下，电阻R18两端的电位相同，没有共模电流流过。因此，不受共模信号的影响，从而避免了输出电压动态范围的损失。同时，电阻R18中仅有差模电流流过，保持对差模信号的反馈作用。这样，R18的中点位置不随差分信号而改变，等效为交流接地。即R18的差模负反馈成立，且总的尾电流保持不变。

所述高速比较器为典型的OTA架构，输出两个倒相器用于整形和提高大电容负载驱动能力。M5和M8的W/L相同，分别作为两条支路的正反馈控制，提高增益和响应速度。正反馈的作用是提供并联的负阻或跨导，使得输入级的等效跨导减小、负载电阻增加，从而导致增益和响应速度的最大程度的提高。

本发明的有益效果是：电路结构简单、体积较小、控制稳定可靠，具有较强的抗干扰能力，功耗低，效率较高，具有优越的性能。