一种基于输出电压自动调节内部纹波补偿电路及电子芯片制造技术

本发明专利技术公开一种基于输出电压自动调节内部纹波补偿电路及电子芯片，所述补偿电路包括：补偿纹波电压产生单元，用于产生出与电感电流相位相同且幅值成比例的纹波电压；等效FB电压平移单元，用于将等效FB电压通过电平移位至第二节点；耦合单元，用于将所述纹波电压耦合叠加到所述第二节点；基准电压平移单元，用于将基准电压通过电平移位至第三节点；脉冲宽度调制单元，用于根据所述第二节点和所述第三节点的输入，输出脉冲宽度调制信号；纹波电压调节单元，用于根据转换器输出电压的大小，自动调节所述补偿纹波电压产生单元产生的纹波电压大小。通过本发明专利技术的实施例，可以自动根据输出电压调节纹波补偿量，改善高输出瞬态特性及低输出稳定性。及低输出稳定性。及低输出稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于输出电压自动调节内部纹波补偿电路及电子芯片


[0001]本专利技术涉及电子电路
，尤其涉及一种基于输出电压自动调节内部纹波补偿电路及电子芯片。

技术介绍

[0002]在电子电路设计中，相对于传统的电流模控制模式或电压模控制模式来说，COT(Constant
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on
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Time，恒定导通时间)控制模式更具有明显的优点，例如：补偿简单，易于设计；负载变化响应快；轻载时频率自动降低，效率高。但是，COT控制模式对输出电容的ESR电阻(Equivalent Series Resistance，等效串联电阻)有一定要求，如果ESR电阻太小会导致次谐波振荡，导致系统不稳定。
[0003]目前市场上的高性能电子设备对电源芯片的纹波及成本要求非常苛刻，必须选择低ESR且体积较小的陶瓷电容才能满足要求。此时，COT控制模式对ESR的要求就导致无法直接应用于上述场合。
[0004]传统的解决办法是采用外部纹波补偿结构，通过增加外部电阻电容来模拟ESR上的纹波，这样就可以使用低ESR的陶瓷电容。但是采用增加外部元件的纹波补偿结构会增加成本且系统的稳定性易受外部补偿元件变化影响。另外，在控制系统的输出发生变化时，补偿的纹波会随之变化，导致输出较高时，纹波补偿较大；输出较低时，纹波补偿较小。纹波补偿太大会导致瞬态性能变差，纹波补偿太小会导致低输出电压可能会出现不稳定的现象。

技术实现思路

[0005]本专利技术实施例旨在提供一种基于输出电压自动调节内部纹波补偿电路及电子芯片，可以自动根据输出电压调节纹波补偿量，改善高输出瞬态特性及低输出稳定性，且可以节约外部器件成本，提高竞争力。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术实施例提供以下技术方案：一种基于输出电压自动调节内部纹波补偿电路，所述补偿电路包括：补偿纹波电压产生单元、耦合单元、等效FB电压平移单元、基准电压平移单元、脉冲宽度调制单元、纹波电压调节单元；其中：
[0007]所述补偿纹波电压产生单元，串联在开关节点和地之间形成第一节点，用于产生出与电感电流相位相同且幅值成比例的纹波电压；
[0008]所述等效FB电压平移单元，用于将等效FB电压通过电平移位至第二节点；
[0009]所述耦合单元，用于将所述纹波电压耦合叠加到所述第二节点；
[0010]所述基准电压平移单元，用于将基准电压通过电平移位至第三节点；
[0011]所述脉冲宽度调制单元，用于根据所述第二节点和所述第三节点的输入，输出脉冲宽度调制信号；
[0012]所述纹波电压调节单元，用于根据转换器输出电压的大小，自动调节所述补偿纹波电压产生单元产生的纹波电压大小。
[0013]可选地，所述补偿纹波电压产生单元包括：第一电阻和第一电容，所述第一电阻与
所述第一电容串联连接在开关节点和地之间，在所述第一电阻和所述第一电容的连接的第一节点产生出与电感电流相位相同且幅值成比例的纹波电压。
[0014]可选地，所述等效FB电压平移单元包括：第一PMOS管和第一电流源，所述第一电流源连接至所述第一PMOS管的漏极，为所述第一PMOS管提供偏置电流；所述第一PMOS管的栅极连接至等效FB电压端，源极接地，漏极同时连接至第二节点，通过漏极将等效FB电压通过电平移位至第二节点。
[0015]可选地，所述耦合单元包括第四电容，通过所述第四电容将所述纹波电压耦合叠加在所述第二节点。
[0016]可选地，所述基准电压平移单元包括：第二PMOS管和第二电流源，所述第二电流源连接至所述第二PMOS管的漏极，为所述第二PMOS管提供偏置电流；所述第二PMOS管的栅极连接至基准电压端，源极接地，漏极同时连接至第三节点，通过漏极将基准电压通过电平移位至第三节点。
[0017]可选地，所述脉冲宽度调制单元包括：第一比较器，所述第一比较器的正输入端连接至所述第三节点，负输入端连接至所述第二节点，输出端输出脉冲宽度调制信号。
[0018]可选地，所述纹波电压调节单元包括：第二电容、第一NMOS管和第二比较器；其中：
[0019]所述第一NMOS管的漏极与所述第二电容串联连接后连接至第一节点，源极接地，栅极连接至所述第二比较器的输出端；所述第二比较器的正输入端连接至转换器输出电压的第一分压信号输出端，负输入端连接至第二参考电压端。
[0020]可选地，所述纹波电压调节单元还包括：第三电容、第二NMOS管和第三比较器；其中：
[0021]所述第二NMOS管的漏极与所述第三电容串联连接后连接至第一节点，源极接地，栅极连接至所述第三比较器的输出端；所述第三比较器的正输入端连接至转换器输出电压的第二分压信号输出端，负输入端连接至第三参考电压端。
[0022]为解决上述技术问题，本专利技术实施例还提供以下技术方案：一种电子芯片，所述电子芯片包括如本专利技术任一实施例所述的一种基于输出电压自动调节内部纹波补偿电路。
[0023]与现有技术相比较，本专利技术实施例提供的一种基于输出电压自动调节内部纹波补偿电路及电子芯片，所述补偿电路包括：补偿纹波电压产生单元、耦合单元、等效FB电压平移单元、基准电压平移单元、脉冲宽度调制单元、纹波电压调节单元；其中：所述补偿纹波电压产生单元，串联在开关节点和地之间形成第一节点，用于产生出与电感电流相位相同且幅值成比例的纹波电压；所述等效FB电压平移单元，用于将等效FB电压通过电平移位至第二节点；所述耦合单元，用于将所述纹波电压耦合叠加到所述第二节点；所述基准电压平移单元，用于将基准电压通过电平移位至第三节点；所述脉冲宽度调制单元，用于根据所述第二节点和所述第三节点的输入，输出脉冲宽度调制信号；所述纹波电压调节单元，用于根据转换器输出电压的大小，自动调节所述补偿纹波电压产生单元产生的纹波电压大小。通过本专利技术的实施例，通过在开关节点SW和地GND之间串联补偿纹波电压产生单元，在SW和地GND之间的连接的第一节点N1产生出与电感电流相位相同且幅值成比例的纹波电压，通过耦合单元将该纹波电压耦合至等效FB电压上，与等效FB电压叠加在第二节点N2上。从而将电感电流的信息叠加在了等效FB电压上，起到与输出ESR电阻(Equivalent Series Resistance，等效串联电阻)类似的作用，可以有效防止环路的次谐波振荡现象；且纹波电
压调节单元根据转换器输出电压的大小，自动调节所述补偿纹波电压产生单元产生的纹波电压大小，可自动根据输出电压调节纹波补偿量，改善高输出瞬态特性及低输出稳定性，对输出ESR的阻值没有要求，可以在ESR≈0时保持输出稳定，可以解决不同输出纹波补偿量变化的问题，即可以解决高输出时纹波电压过大影响瞬态特性和低输出时纹波电压过小影响稳定性的问题，从而拓宽COT架构应用范围。此外，补偿电路做在芯片内部，避免了外部干扰的影响，提高了系统的稳定性，且可以节约了外部器件成本，提高竞争力。
附图说明
[0024]一个或多个实施例通过与之对应的附图中的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于输出电压自动调节内部纹波补偿电路，其特征在于，所述内部纹波补偿电路包括：补偿纹波电压产生单元、耦合单元、等效FB电压平移单元、基准电压平移单元、脉冲宽度调制单元、纹波电压调节单元；其中：所述补偿纹波电压产生单元，串联在开关节点和地之间形成第一节点，用于产生出与电感电流相位相同且幅值成比例的纹波电压；所述等效FB电压平移单元，用于将等效FB电压通过电平移位至第二节点；所述耦合单元，用于将所述纹波电压耦合叠加到所述第二节点；所述基准电压平移单元，用于将基准电压通过电平移位至第三节点；所述脉冲宽度调制单元，用于根据所述第二节点和所述第三节点的输入，输出脉冲宽度调制信号；所述纹波电压调节单元，用于根据转换器输出电压的大小，自动调节所述补偿纹波电压产生单元产生的纹波电压大小。2.根据权利要求1所述的内部纹波补偿电路，其特征在于，所述补偿纹波电压产生单元包括：第一电阻和第一电容，所述第一电阻与所述第一电容串联连接在开关节点和地之间，在所述第一电阻和所述第一电容的连接的第一节点产生出与电感电流相位相同且幅值成比例的纹波电压。3.根据权利要求1所述的内部纹波补偿电路，其特征在于，所述等效FB电压平移单元包括：第一PMOS管和第一电流源，所述第一电流源连接至所述第一PMOS管的漏极，为所述第一PMOS管提供偏置电流；所述第一PMOS管的栅极连接至等效FB电压端，源极接地，漏极同时连接至第二节点，通过漏极将等效FB电压通过电平移位至第二节点。4.根据权利要求1所述的内部纹波补偿电路，其特征在于，所述耦合单元包括第四电容，通过所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：牛海领，
申请(专利权)人：昂宝集成电路西安有限公司，
类型：发明
国别省市：