一种带有线损补偿的开关电源电路制造技术

本发明专利技术涉及一种带有线损补偿的开关电源电路，包括集成在芯片内的VCCS模块、误差比较器EA、PWM比较器、LOGIC模块、Driver模块、Buffer模块、第一电容、第一电阻、第二电容、第二电阻、第三电容、第三电阻、第四电阻及设在PCB板上的电感和第四电容，Buffer模块的正输入端连接EA的输出端，Buffer模块的负输入端与输出端相连，第二电阻和第二电容串接后将第二电阻的一端连接至Buffer模块的输出端，并在第二电阻和第二电容之间引出支路连接VCCS模块的输入端，第三电阻和第四电阻串接后将第三电阻的一端连接在电感和第四电容之间，并在第三电阻和第四电阻之间引出支路连接EA的负输入端，在电感和第四电容之间引出支路作为开关电源的输出端。本电路缩小了PCB的面积，降低成本。

【技术实现步骤摘要】
一种带有线损补偿的开关电源电路
本专利技术涉及集成电路设计
，尤其涉及一种带有线损补偿的开关电源电路。
技术介绍
目前，带有线损补偿的开关电源电路如图1所示，与普通的开关电源电路相比增加了压控电流源VCCS（VoltageControlledCurrentSource）模块，普通的开关电源电路输出电压为Vout1=Vref*(Rf1+Rf2)/Rf2，而带有线损补偿的开关电源电路输出电压为Vout2=Vref*(Rf1+Rf2)/Rf2+I1*Rf1=Vout1+I1*Rf1。其中，压控电流I1正比于误差比较器EA的输出电压VEAO，而电压VEAO正比于开关电源的输出电流Io，即压控电流I1正比于输出电流Io。带有线损补偿的开关电源的输出电压Vout2随输出电流Io的增大而增大。在普通的开关电源环路补偿中，主极点为fp0=1/(2π)，穿越频率极点为fcross=1/(2π*Rf1||Rf2*Cff)，其中，Rf1||Rf2是表示Rf1和Rf2两个电阻并联。误差比较器EA输出处存在极点：fp2=1/[2π*C1/(y*gm)]，其中，y=Rf2/(Rf1+Rf2)，gm为误差放大器EA的等价跨导。极点fp2的位置在fcross附近，将开关电源环路的相位裕度进一步优化。同时误差放大器EA的输出处生成一个零点fz1=1/(2π*R1*C1)，并且fz1=fp0，抵消掉LC输出部分双重极点中的一个。通常情况下，穿越频率极点fcross设置在电路开关频率f0的1/3处或1/6处，则开关电源电路既可以稳定工作，又能有比较高的环路带宽，同时也可以快速响应负载和输入电源的变化。但是在引入线损补偿模块后，线损补偿环路若要稳定工作则需要将此极点fcross调整到f0的1/10或1/20处，同时极点fp2也需要做相应的调整，这将严重降低开关电源的环路带宽。而在电阻Rf1处还存在一个零点fz2=1/(2π*Rf1*Cff)，并且fz2处于主极点fp0和穿越频率极点fcross之间，它将极大地改善开关电源环路的带宽。然而在图1所示的带有线损补偿的开关电源的电路中，电感L0、电容C0、电容Cff、电阻Rf1和电阻Rf2都处于集成电路芯片的外部，构成了PCB（印刷电路板）上的分立器件，近些年来集成电路发展的趋势就是逐渐减少PCB上的分立器件，并将这些分立器件尽可能地集成到芯片的内部。这样做的优势包括：1）减少分立器件的数量，降低成本，以应对分立器件日益上涨的价格；2）减小PCB面积，有利于减小芯片应用设备的体积，更有助于其小型化、便携化。然而针对图1中的分立器件，电感L0和电容C0因为量级太大，目前还无法实现集成，电阻Rf1和电阻Rf2本可以集成到芯片内部，但因为电容Cff的影响而无法实现，因为电容Cff的容值较大，集成到芯片内部将严重影响芯片的面积成本。因此，有必要对现有的带有线损补偿的开关电源电路结构进行优化改进。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种结构优化的带有线损补偿的开关电源电路，在电路中去掉了补偿电容Cff，并将电阻Rf1和电阻Rf2集成到了芯片内部，简化芯片外围电路，缩小了PCB的面积，并也降低了成本。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为，一种带有线损补偿的开关电源电路，包括集成在开关电源转换电路芯片内部的压控电流源（VCCS）模块、误差比较器EA、PWM（脉冲宽度调制）比较器、LOGIC（逻辑计算）模块、Driver（驱动）模块、Buffer（缓冲）模块、第一电容、第一电阻、第二电容、第二电阻、第三电容、第三电阻、第四电阻以及设置在PCB板上的电感和第四电容，所述VCCS模块的输出端连接误差比较器EA的负输入端，误差比较器EA的正输入端接入参考电压信号，EA的输出端连接PWM比较器的负输入端，PWM比较器的正输入端接入锯齿波电压信号，PWM比较器的输出端连接LOGIC模块的输入端，LOGIC模块的输出端连接Driver模块的输入端，Driver模块的输出端连接电感的一端，电感的另一端连接第四电容的一端，第四电容的另一端接地，第一电容和第一电阻串接后将第一电容的一端连接至PWM比较器的负输入端，而将第一电阻的一端接地，Buffer模块的正输入端连接误差比较器EA的输出端，Buffer模块的负输入端与输出端相连，第二电阻和第二电容串接后将第二电阻的一端连接至Buffer模块的输出端，而将第二电容的一端接地，并在第二电阻和第二电容之间引出支路连接VCCS模块的输入端，第三电阻和第四电阻串接后将第三电阻的一端连接在电感和第四电容之间，而将第四电阻的一端接地，并在第三电阻和第四电阻之间引出支路连接误差比较器EA的负输入端，在电感和第四电容之间引出支路作为开关电源的输出端。作为本专利技术的一种改进，所述Buffer模块采用一个比较器进行设计，输入信号接比较器的正端，输出信号接比较器的负端。作为本专利技术的一种改进，所述第一电容、第二电容、第三电容均为芯片内的集成电容，第四电容采用电解电容，其中，第一电容的正极连接PWM的负输入端，负极连接第一电阻，第二电容的正极连接第二电阻，负极接地，第三电容的正极连接PWM的负输入端，负极接地，第四电容的正极连接电感，负极接地。作为本专利技术的一种改进，所述第一电容的取值范围是50pF～100pF。作为本专利技术的一种改进，所述第二电阻的取值范围是1MΩ~10MΩ，所述第二电容的取值范围是10pF~50pF。作为本专利技术的一种改进，所述第三电容处产生的极点fp3为fp3=1/(2π*R1*C3)，fp3位于穿越频率fcross附近，用来优化环路的相位裕度。作为本专利技术的一种改进，所述的开关电源电路的穿越频率极点fcross为fcross=1/[2π*C1/(y*gm)]，其中，y=Rf2/(Rf1+Rf2)，gm为误差放大器EA的等价跨导，穿越频率极点fcross设置在电路开关频率f0的1/3处，因此开关电源环路的带宽得到了大幅提高。作为本专利技术的一种改进，所述第二电阻和第二电容处产生的极点fPA为fpA=1/(2π*R2*C2)，fPA位于电路开关频率f0的1/20处。极点fPA与主极点fp0=1/(2π)相配合，极点fcross处于线损补偿环路的的带宽之外，这样就可以保证线损补偿环路的稳定工作。相对于现有技术，本专利技术所提出的开关电源电路整体结构设计巧妙，通过减少芯片外围的分立器件（即去掉了补偿电容Cff，并将电阻Rf1和电阻Rf2集成到了芯片内部）简化了芯片外围电路，缩小了PCB板的面积，降低成本的同时更利于应用设备的小型化和便携化；由于在电路中增加第三电容而引入极点fp3优化了开关电源环路的相位裕度，另外电路中设置的第二电阻和第二电容所引入的极点fpA稳定了线损补偿环路，同时电路中的Buffer模块隔离开了线损补偿环路中的极点fpA对开关电源环路的影响。附图说明图1为现有技术的带有线损补偿的开关电源环路结构。图2为本专利技术所提出的带有线损补偿的开关电源电路结构。具体实施方式为了加深对本专利技术的理解和认识，下面结合附图对本专利技术作进一步描述和介绍。如图2所示，一种带有线损补偿的开关电源电路，包括集成在开关电源转换电路芯片内部的VCCS模块、误差比较器EA、PWM比较器、LOGIC模块、Driv本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种带有线损补偿的开关电源电路，其特征在于：包括集成在开关电源转换电路芯片内部的电压控制电流源模块、误差比较器EA、PWM比较器、LOGIC模块、Driver模块、Buffer模块、第一电容、第一电阻、第二电容、第二电阻、第三电容、第三电阻、第四电阻以及设置在PCB板上的电感和第四电容，所述电压控制电流源模块的输出端连接误差比较器EA的负输入端，误差比较器EA的正输入端接入参考电压信号，EA的输出端连接PWM比较器的负输入端，PWM比较器的正输入端接入锯齿波电压信号，PWM比较器的输出端连接LOGIC模块的输入端，LOGIC模块的输出端连接Driver模块的输入端，Driver模块的输出端连接电感的一端，电感的另一端连接第四电容的一端，第四电容的另一端接地，第一电容和第一电阻串接后将第一电容的一端连接至PWM比较器的负输入端，而将第一电阻的一端接地，Buffer模块的正输入端连接误差比较器EA的输出端，Buffer模块的负输入端与输出端相连，第二电阻和第二电容串接后将第二电阻的一端连接至Buffer模块的输出端，而将第二电容的一端接地，并在第二电阻和第二电容之间引出支路连接电压控制电流源模块的输入端，第三电阻和第四电阻串接后将第三电阻的一端连接在电感和第四电容之间，而将第四电阻的一端接地，并在第三电阻和第四电阻之间引出支路连接误差比较器EA的负输入端，在电感和第四电容之间引出支路作为开关电源的输出端。...

【技术特征摘要】
1.一种带有线损补偿的开关电源电路，其特征在于：包括集成在开关电源转换电路芯片内部的电压控制电流源模块、误差比较器EA、PWM比较器、LOGIC模块、Driver模块、Buffer模块、第一电容、第一电阻、第二电容、第二电阻、第三电容、第三电阻、第四电阻以及设置在PCB板上的电感和第四电容，所述电压控制电流源模块的输出端连接误差比较器EA的负输入端，误差比较器EA的正输入端接入参考电压信号，EA的输出端连接PWM比较器的负输入端，PWM比较器的正输入端接入锯齿波电压信号，PWM比较器的输出端连接LOGIC模块的输入端，LOGIC模块的输出端连接Driver模块的输入端，Driver模块的输出端连接电感的一端，电感的另一端连接第四电容的一端，第四电容的另一端接地，第一电容和第一电阻串接后将第一电容的一端连接至PWM比较器的负输入端，而将第一电阻的一端接地，Buffer模块的正输入端连接误差比较器EA的输出端，Buffer模块的负输入端与输出端相连，第二电阻和第二电容串接后将第二电阻的一端连接至Buffer模块的输出端，而将第二电容的一端接地，并在第二电阻和第二电容之间引出支路连接电压控制电流源模块的输入端，第三电阻和第四电阻串接后将第三电阻的一端连接在电感和第四电容之间，而将第四电阻的一端接地，并在第三电阻和第四电阻之间引出支路连接误差比较器EA的负输入端，在电感和第四电容之间引出支路作为开关电源的输出端。2.如权利要求1所述的一种带有线损补偿的开关电源电路，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：张胜，谭在超，丁国华，罗寅，
申请(专利权)人：苏州锴威特半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32