【技术实现步骤摘要】
本申请涉及电源管理芯片，具体涉及一种纹波注入信号产生电路、buck变换器及电源管理器。
技术介绍
1、对于电子设备来说，一颗或多颗性能优良的电源管理芯片是必不可少的，这也是电源管理芯片在模拟芯片中占据着半数以上的市场份额的原因所在。
2、在不同的应用场景下，对buck变换器的性能要求有不同的侧重。对于小型便携式电子产品来说，为了节约功耗，通常会有待机模式，这就要求为其供电的buck变换器在重载和轻载下都要具有更高的转换效率；对于汽车电子和工业电子，可靠性是最重要的指标之一；对于微处理器一类的单元来说，更快响应速度的buck变换器更受欢迎。
3、相比于传统的电压模和电流模，基于cot（constant on-time，恒定导通时间控制）的一大优势就是响应速度要更快。但是，基于cot方式的电源芯片性能，比如响应时间、纹波影响等仍有待改善。
技术实现思路
1、有鉴于此，本说明书实施例提供一种纹波注入信号产生电路、buck变换器及电源管理器。
2、本说明书实施例提供以下技术方案：
3、本说明书实施例提供一种纹波注入信号产生电路，应用于基于恒定导通时间控制的buck变换器，所述纹波注入信号产生电路包括：纹波补偿电容、纹波补偿电阻、第一电阻、第一晶体管、第二晶体管和运算放大器；其中，纹波补偿电阻的一端与所述buck变换器的输出电感的一端连接，纹波补偿电阻的另一端与纹波补偿电容的一端和第一晶体管的漏极连接，纹波补偿电容的另一端与所述输出电感的另一端
4、优选地，纹波补偿电容、纹波补偿电阻与所述输出电感及所述输出电感的寄生电阻之间满足以下关系：
5、
6、其中，cc为纹波补偿电容的电容值；rc为纹波补偿电阻的电阻值；l为所述输出电感的电感量；r为所述输出电感的寄生电阻的电阻值。
7、优选地，第一晶体管与第二晶体管满足以下关系：，其中为第一晶体管的沟道宽度与沟道长度的尺寸比，为第二晶体管的沟道宽度与沟道长度的尺寸比，k为常数。
8、优选地，第一晶体管的沟道宽度与沟道长度的尺寸比取值范围为2.0-3.0；和/或，第二晶体管的沟道宽度与沟道长度的尺寸比取值范围为1.0-1.5。
9、优选地，纹波补偿电容、纹波补偿电阻、第一电阻、第一晶体管、第二晶体管和运算放大器之中的至少一个元器件位于buck变换器的芯片内部。
10、本说明书实施例还提供一种buck变换器，包括驱动单元、开关管、整流管、恒定导通单元、环路比较器、分压反馈支路和输出电感，其特征在于，所述buck变换器还包括：如本申请中任意一项实施例所述的纹波注入信号产生电路，所述纹波注入信号产生电路用于产生纹波注入信号；
11、其中，分压反馈支路的一端与所述输出电感和所述buck变换器的输出端连接，分压反馈支路的另一端接地，分压反馈支路从所述buck变换器的输出电压形成控制电压；环路比较器的同相输入端输入所述控制电压，环路比较器的反相输入端输入所述纹波注入信号，环路比较器的输出端输出比较结果作为导通时间控制信号；恒定导通单元在所述导通时间控制信号作用下生成所述buck变换器的驱动信号；驱动单元在所述驱动信号作用下相应地驱动开关管和整流管的通断。
12、优选地，所述buck变换器还包括：加法器和误差放大器；其中，误差放大器的反相输入端输入反馈电压，误差放大器的同相输入端输入参考电压，误差放大器的输出端输出误差信号；加法器的输入端对应输入所述误差信号和所述参考电压，加法器的输出端与环路比较器的同相输入端连接。
13、优选地，所述buck变换器还包括：输出电容器，其中输出电容器的等效串联电阻取值范围为2mω-50mω。
14、本说明书实施例还提供一种电源管理器，所述电源管理器包括基于恒定导通时间控制的开关稳压单元和如本申请中任意一项实施例所述的纹波注入信号产生电路，其中所述纹波注入信号产生电路用于产生片内纹波注入信号，所述片内纹波注入信号用于所述开关稳压单元实现纹波注入的稳压。
15、本说明书实施例还提供一种电源管理器，所述电源管理器包括如本申请中任意一项实施例所述的buck变换器，其中所述buck变换器基于片内纹波注入实现开关稳压。
16、与现有技术相比，本说明书实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到的有益效果至少包括：
17、一方面，反馈电压通过运算放大器与产生的纹波相隔离，使产生的补偿信号和反馈电压信号隔离，减小了输出电压的纹波，增加了输出电压的精度；
18、二方面，通过补偿纹波电容和补偿纹波电阻，能够补偿了由于电感电流和输出电压变化趋势不同的问题，使系统的瞬态响应速度得到了提升；
19、三方面，在纹波补偿后，可以使用片内较小的电阻和电容就能够实现补偿，减少了传统的片外补偿网络，使芯片的面积得到了优化，并且还解决了rb-cot的次谐波振荡问题。
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1.一种纹波注入信号产生电路，其特征在于，应用于基于恒定导通时间控制的BUCK变换器，所述纹波注入信号产生电路包括：纹波补偿电容、纹波补偿电阻、第一电阻、第一晶体管、第二晶体管和运算放大器；其中，纹波补偿电阻的一端与所述BUCK变换器的输出电感的一端连接，纹波补偿电阻的另一端与纹波补偿电容的一端和第一晶体管的漏极连接，纹波补偿电容的另一端与所述输出电感的另一端和第一电阻的一端连接，第一电阻的另一端与运算放大器的同相输入端和第二晶体管的漏极连接，第一晶体管的源极、第二晶体管的源极均接地，运算放大器的反相输入端输入所述BUCK变换器的反馈电压，运算放大器的输出端与第一晶体管的栅极、第二晶体管的栅极连接，第一晶体管的漏极向所述BUCK变换器的环路比较器的反相输入端输出纹波注入信号。
2.根据权利要求1所述的纹波注入信号产生电路，其特征在于，纹波补偿电容、纹波补偿电阻与所述输出电感及所述输出电感的寄生电阻之间满足以下关系：
3.根据权利要求1所述的纹波注入信号产生电路，其特征在于，第一晶体管与第二晶体管满足以下关系：，其中为第一晶体管的沟道宽度与沟道长度的尺寸比，
4.根据权利要求3所述的纹波注入信号产生电路，其特征在于，第一晶体管的沟道宽度与沟道长度的尺寸比取值范围为2.0-3.0；和/或，第二晶体管的沟道宽度与沟道长度的尺寸比取值范围为1.0-1.5。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的纹波注入信号产生电路，其特征在于，纹波补偿电容、纹波补偿电阻、第一电阻、第一晶体管、第二晶体管和运算放大器之中的至少一个元器件位于所述BUCK变换器的芯片内部。
6.一种BUCK变换器，包括驱动单元、开关管、整流管、恒定导通单元、环路比较器、分压反馈支路和输出电感，其特征在于，所述BUCK变换器还包括：如权利要求1-5中任意一项所述的纹波注入信号产生电路，所述纹波注入信号产生电路用于产生纹波注入信号；
7.根据权利要求6所述的BUCK变换器，其特征在于，所述BUCK变换器还包括：加法器和误差放大器；其中，误差放大器的反相输入端输入反馈电压，误差放大器的同相输入端输入参考电压，误差放大器的输出端输出误差信号；加法器的输入端对应输入所述误差信号和所述参考电压，加法器的输出端与环路比较器的同相输入端连接。
8.根据权利要求6所述的BUCK变换器，其特征在于，所述BUCK变换器还包括：输出电容器，其中输出电容器的等效串联电阻取值范围为2mΩ-50mΩ。
9.一种电源管理器，其特征在于，所述电源管理器包括基于恒定导通时间控制的开关稳压单元和如权利要求1-5中任意一项所述的纹波注入信号产生电路，其中所述纹波注入信号产生电路用于产生片内纹波注入信号，所述片内纹波注入信号用于所述开关稳压单元实现纹波注入的稳压。
10.一种电源管理器，其特征在于，所述电源管理器包括如权利要求6-8中任意一项所述的BUCK变换器，其中所述BUCK变换器基于片内纹波注入实现开关稳压。
...【技术特征摘要】
1.一种纹波注入信号产生电路，其特征在于，应用于基于恒定导通时间控制的buck变换器，所述纹波注入信号产生电路包括：纹波补偿电容、纹波补偿电阻、第一电阻、第一晶体管、第二晶体管和运算放大器；其中，纹波补偿电阻的一端与所述buck变换器的输出电感的一端连接，纹波补偿电阻的另一端与纹波补偿电容的一端和第一晶体管的漏极连接，纹波补偿电容的另一端与所述输出电感的另一端和第一电阻的一端连接，第一电阻的另一端与运算放大器的同相输入端和第二晶体管的漏极连接，第一晶体管的源极、第二晶体管的源极均接地，运算放大器的反相输入端输入所述buck变换器的反馈电压，运算放大器的输出端与第一晶体管的栅极、第二晶体管的栅极连接，第一晶体管的漏极向所述buck变换器的环路比较器的反相输入端输出纹波注入信号。
2.根据权利要求1所述的纹波注入信号产生电路，其特征在于，纹波补偿电容、纹波补偿电阻与所述输出电感及所述输出电感的寄生电阻之间满足以下关系：
3.根据权利要求1所述的纹波注入信号产生电路，其特征在于，第一晶体管与第二晶体管满足以下关系：，其中为第一晶体管的沟道宽度与沟道长度的尺寸比，为第二晶体管的沟道宽度与沟道长度的尺寸比，k为常数。
4.根据权利要求3所述的纹波注入信号产生电路，其特征在于，第一晶体管的沟道宽度与沟道长度的尺寸比取值范围为2.0-3.0；和/或，第二晶体管的沟道宽度与沟道长度的尺寸比取值范围为1.0-1.5。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的纹波注入信号...
【专利技术属性】
技术研发人员：唐华，李昌龙，
申请(专利权)人：上海芯鳍集成电路有限公司，
类型：发明
国别省市：
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