[发明专利]一种具有限流和钳位功能的误差放大器

说明书

一种具有限流和钳位功能的误差放大器，属于模拟集成电路设计领域。包括第一级差分放大单元、第二级跨导增强放大单元、偏置电流单元、上限钳位和限流结构、密勒补偿电容和补偿电阻，上限钳位和限流结构中的第七PMOS管是副用管，当误差放大器的正相输入端比反相输入端高的时候，第七PMOS管源漏互换，和第二级跨导增强放大单元一起形成了箝位电路；当误差放大器的正相输入端比反相输入端低的时候，第七PMOS管实现对第二级跨导增强放大单元输出级电压的上限钳位，限制了误差放大器输出端灌电流的能力；同时通过密勒补偿电容和补偿电阻分离主极点和次极点，以保证足够的相位裕度。本发明提出的误差放大器具有限流和钳位功能，能够提高系统的响应速度。

技术领域

本发明属于模拟集成电路设计领域，具体涉及一种对输出电压具有上限钳位及对输出电流具有限流功能的误差放大器。

背景技术

开关型电源电路因其低功耗、高效率的特点被广泛运用，而误差放大器是开关型电源电路最常见的组成结构之一。误差放大器通过放大带隙基准和输出电压的分压信号来与振荡器产生的斜坡信号做比较，为功率管开关产生控制信号。当输出变化时，信号变化量会通过误差放大器放大，经过脉冲宽度调制比较器后对控制信号进行调整，从而快速地对输出端的电压变化进行响应，因此误差放大器需要高增益和大带宽的性能。

误差放大器常用的结构是带有源电流镜的差分对，通过推挽输出级输出，但是这种单极放大结构开环增益小，并且对误差放大器的输出电压没有限制，误差放大器的输出电压可以高达近似电源轨的值，超出与之比较的三角波幅值，造成误差放大器不必要的充放电过程，降低系统响应速度。此外，由于误差放大器输出处通常需要驱动环路补偿电容，因此为了电路的整体快速响应，需要在保证电容的充放电速度的情况下，限制输出的最大电流，保护误差放大器输出晶体管不被损坏。

发明内容

为了解决传统误差放大器输出电压、电流没有限制而引起过充、过流等问题，本发明基于BICMOS工艺，提出一种通过负反馈钳位运算放大器结构的复用，分别构建对输出电流限流环路和对输出电压上限钳位环路，利用负反馈环路对输出进行限流及上限钳位。

本发明的技术方案是：

一种具有限流和钳位功能的误差放大器，包括第一级差分放大单元、第二级跨导增强放大单元、偏置电流单元、第六PMOS管M14、第七PMOS管M15、第八PMOS管M16、密勒补偿电容Cc和补偿电阻Rc，

所述第一级差分放大单元的正相输入端作为所述误差放大器的正相输入端连接第一基准电压VREF1，其反相输入端作为所述误差放大器的反相输入端连接反馈电压FB，其输出端连接所述第二级跨导增强放大单元的输入端；

所述偏置电流单元包括第一NMOS管M3、第二NMOS管M4、第一PMOS管M1、第二PMOS管M2、第三PMOS管M5、第四PMOS管M6和第五PMOS管M7，第二PMOS管M2的栅极连接第一PMOS管M1的栅极和漏极以及第三PMOS管M5、第四PMOS管M6和第五PMOS管M7的栅极，其源极连接第一PMOS管M1、第三PMOS管M5、第四PMOS管M6和第五PMOS管M7的源极并连接电源电压VCC，其漏极连接第一NMOS管M3的栅极和漏极以及第二NMOS管M4的栅极；第一NMOS管M3和第二NMOS管M4的源极接地GND，第二NMOS管M4作为第一级差分放大单元的尾电流源，其漏极连接所述第一级差分放大单元的输入对管；

所述第二级跨导增强放大单元包括第三三极管Q3、第三NMOS管M17和第四NMOS管M18，第三三极管Q3的基极连接第三NMOS管M17和第五PMOS管M7的漏极，其集电极连接电源电压VCC，其发射极连接第八PMOS管M16的栅极和第四NMOS管M18的漏极并作为所述误差放大器的输出端；第三NMOS管M17和第四NMOS管M18的栅极相连并连接所述第一级差分放大单元的输出端，其源极也互连并接地GND；