本发明专利技术公开了一种具有片内频率补偿的电压模DC/DC电路，主要解决现有补偿技术中，环路稳定性对输出电容等效串联电阻值的依赖和补偿元件难以完全集成的问题。该DC/DC转换器包括误差放大模块，补偿模块，调制模块，LC滤波模块和反馈模块。该补偿模块由电阻R1、R2和电容C1、C2构成，C1的两端分别与R1和R2的一端连接，R1的另一端接地，R2的另一端通过C2接地；C1和R1的公共端与误差放大模块的第一输出端a连接，C2和R2的公共端与误差放大模块的第二输出端b连接，误差放大模块的输出端通过补偿模块与调制模块连接，调制模块的输出端经LC滤波模块滤波后又通过反馈模块送回误差放大器的输入端。本发明专利技术具有补偿元件数目少、便于集成，印制电路板面积小的优点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电子电路
，涉及模拟集成电路，特别是一种片内频率电路，可用于电压模DC/DC转换器中。
技术介绍
DC/DC转换器是将输入DC电压转变为固定DC输出电压的电源管理类芯片。按照拓扑结构可将DC/DC转换器可分为三类升压型DC/DC转换器、降压型DC/DC转换器以及升降压型DC/DC转换器。每种转换器根据需求可采用三类控制脉宽调制PWM控制，频率调制 PFM控制，脉宽/频率调制PWM/PFM转换型。同时根据内部控制环路的不同又可分为电压模 DC/DC和电流模DC/DC。目前DC/DC转换器正广泛用于手机、MP3、数码相机等便携式电子产品中。在DC/DC转换器的设计中，电路的稳定性是一个非常关键的指标。稳定性良好的 DC/DC系统应在任何环境，任意负载下都能够提供稳定的输出电压，且能够使系统带宽根据需要灵活设置。故为了维持稳定，DC/DC转换器的控制环路中要有补偿模块。同时限于目前便携式电子产品小型化的趋势，补偿元件也应当尽量精简，并且能够完全集成于芯片内部以节省印制电路板PCB面积。图3显示了电压模PWM DC/DC降压型转换器的电路简图，其中基准产生电路、斜坡产生电路在此图中省略。如图3所示，电压模DC/DC转换器的控制环路由一个电压反馈环路构成，输出电压经过电阻网络分压后反馈到误差放大器的反相输入端，与基准电压比较后产生误差电压，然后送入PWM比较器与斜坡电压比较，产生周期性的方波信号控制功率管的开关状态，从而使输出占空比保持恒定，并通过输出LC滤波器获得平滑的输出电压。这种控制环路由于电感LO及输出电容CO构成的输出LC滤波器会产生双极点，使系统相位快速变化，因此易产生180°的相移，使系统极易受到多种因素包括环路直流增益变化，环路单位增益带宽变化，反馈环路起振以及噪声等干扰而不稳。为解决这个问题，传统补偿一般将补偿元件跨接在误差放大器反相输入端与输出端，有两种环路补偿方式，一种为传统二类环路补偿，另一种为传统三类环路补偿。图1显示了传统二类环路补偿的电路图。由于此补偿电路自身只能产生一个零点，为了抵消LC滤波器双极点带来的不良影响，这种传统的二类环路补偿就必须依赖由输出电容的等效串联电阻ESR产生的零点，以获得足够的相位裕度使系统稳定。然而，由于系统LC滤波器所产生的双极点通常靠近低频，所以应用此种补偿电路的DC/DC需要庞大的输出电容以获得精确的电容值和很大的ESR值来补偿，故其输出电容通常选择ESR值较大的电解电容。相比陶瓷电容而言，这种电容体积庞大且ESR的值常随温度变化严重，同时大的 ESR值又会导致DC/DC输出电压纹波较大。图2显示了传统三类环路补偿的电路图，这种补偿电路虽然克服了应用二类环路补偿时，DC/DC稳定性对输出电容ESR值的依赖，但是此种补偿电路不仅复杂，补偿元件多， 而且需要在上反馈电阻Rl两端并联一对电阻电容，这种结构对于输出电压可调的DC/DC转3换器而言，由于Rl很难集成在芯片内部，影响与其并联的电阻电容的集成，导致系统应用时消耗了更多的PCB面积。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对上述采用现有环路补偿的DC/DC电路的不足，提供一种具有片内频率补偿的电压模DC/DC电路，以在不依赖输出电容ESR值的条件下，保证DC/DC芯片稳定工作，同时简化电路、便于完全集成。为实现上述目的，包括误差放大模块，频率补偿模块，脉宽调制PWM比较模块，驱动模块，输出LC滤波模块、反馈模块和功率管MP1、丽1，这些模块和两个功率管一起构成 DC/DC的控制环路；误差放大模块的输入端与反馈模块连接，比较模块的输出端通过驱动模块分别连接到功率管MP1、丽1的输入端；功率管MP1、丽1的输出信号经输出LC滤波模块滤波后，作为整个DC/DC的输出电压，通过反馈模块又送回误差放大器的输入端以闭合环路；其特征在于环路补偿模块，由一对电阻Rl，R2和一对电容Cl，C2构成，电容Cl的两端分别与电阻Rl和电阻R2的一端连接，电阻Rl的另一端接地，电阻R2的另一端通过电容C2接地； 电容Cl和电阻Rl的公共端与误差放大器的第一输出端a连接，电容C2和电阻R2的公共端与误差放大器的第二输出端b连接；所述的补偿模块连接在误差放大器的输出端与PWM比较器的输入端之间，以摆脱依赖输出电容的等效串联电阻值提高环路稳定性的制约，扩大DC/DC应用器件的选择范围。上述具有片内频率补偿的电压模DC/DC电路，其特征在于所述误差放大器采用双通路跨导运算放大器，它由两级放大电路组成，第一级放大电路的两个输入端分别与反馈网络的输出端和控制环路外的一个固定基准电压相连接，输出端连接到第二级放大电路的输入端。上述具有片内频率补偿的电压模DC/DC电路，其特征在于第一级放大电路由卩] 05管机、]\12，匪05管10、]\14、]\15、]\16以及电阻R1、R2组成；该M1、M2的栅极相连接，构成电流镜结构，将偏置电流I镜像到M3，M4的源端；该M3、M4构成放大器的差动输入对；该 M5、M6作为放大电路的负载，其栅端连接在一起，源端分别连接在M3、M4的漏端，漏端均接地；该Rl、R2连接在M5源端与M6的源端之间，Rl, R2的公共端与M5、M6的公共栅端相连接，以实现共模负反馈。上述具有片内频率补偿的电压模DC/DC电路，其特征在于第二级放大电路由卩] 05管119、]\110、]\112、]\113，匪03管117、]\18、]\111组成且分两条放大通路；NMOS管Mll作为第一条通路的输入，其源端接地，栅端与M5的源端相连接；PMOS管M12、M13连接成有源电流镜结构，构成第一条通路的负载，PMOS管M12的漏端连接到Mll的漏端，M13的漏端作为误差放大模块的第一输出端a ；NMOS管M7、M8是第二条通路的输入对管，其栅端分别与M5、M6 的漏端相接；PMOS管M9、MlO连接成有源电流镜结构，构成第二条通路的负载，其漏端分别连接到M7、M8的漏端，M8与MlO的公共漏端作为误差放大模块的第一输出端b。上述具有片内频率补偿的电压模DC/DC电路，其特征在于脉宽调制PWM比较模块有两个输入端，其中一个输入端连接到误差放大器的输出端，另一端连接到控制环外一个固定的斜坡电压。本专利技术与现有技术相比具有以下优点(1)本专利技术由于采用了具有双放大通路的误差放大模块，同时将双通路的两个输出端均与补偿模块连接，使补偿元件在误差放大模块的两条放大通路共同作用以维持环路稳定，减少了补偿元件个数，同时克服了系统稳定性对输出电容ESR值的依赖，扩大了 DC/ DC外围应用器件的选择范围。(2)本专利技术中由于采用的补偿模块仅连接在误差放大模块与PWM比较模块之间， 故能够完全集成于芯片内部，节省了 PCB面积。附图说明图1是传统二类补偿模块的电路图；图2是传统三类补偿模块的电路图；图3是用传统频率补偿的DC/DC电路简图；图4是采用本专利技术频率补偿的DC/DC电路简图；图5是本专利技术中的双路跨导放大器电路图；图6是本专利技术中的频率补偿模块的电路图；图7是本专利技术调制模块的电路简图；图8是本专利技术频率补偿模块工作的等效电路图。具体实施例方式以下结合附图及其实施例对本专利技术作进一步描述。参照图4，本专利技术具有片内频率补偿的电压模D本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：来新泉，袁冰，刘洁，王红义，赵竞翔，
申请(专利权)人：西安启芯微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：
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