[发明专利]用于高功率密度降压型开关变换器的开关电流积分器

说明书

本发明公开了一种用于高功率密度降压型开关变换器的开关电流积分器电路，包括四个电容，四个传输门，十四个NMOS管，十五个PMOS管和电流源。通过这些元件相互连接构成开关电流电路使传递函数等效成一个积分器，提高了低频增益，并引入了自适应零点来使得Buck环路在不同开关频率下保持稳定，减小芯片面积，解决了传统误差放大器需要引入片外补偿，Buck变换器带宽固定在高频时瞬态响应较差的问题。

技术领域

本发明属于集成电路领域与功率变换器领域，具体涉及一种应用于高功率密度降压型开关变换器的开关电流积分器。

背景技术

作为PMIC的一部分，DC-DC变换器以其转换效率高的特点在便携式电子产品、计算机、通讯和汽车电子等领域得到了广泛的应用。近年来,小型化、轻型化、便携式电子产品更受大众的欢迎。但是,在这些电子设备之中有一个很重要的问题：电池利用率低、续航能力差。为了解决这个问题，高功率密度的DC-DC转换器芯片也就理所当然成为了未来发展的方向。采用恒定导通时间(COT)结构的Buck型DC-DC变换器是近年来各界主要研究的热点，它具有响应速度快，轻载时效率较高的特点。如图1所示，传统的谷值电流模COT控制模式结构较为复杂且引入了误差放大器，一般情况下需要额外的片外补偿才能稳定工作，片外补偿所占用的面积比较大，这与我们高功率密度的发展方向相悖。

发明内容

传统谷值电流模COT控制中误差放大器的增益很高，为了满足最低工作频率下带宽要求，Buck带宽压到了比较低的范围，当工作在高频时，电路瞬态响应速度就会受到影响。本发明提出了一种开关电流积分器电路，具有结构简单，引入自适应零点随开关频率动态补偿从而提升高频瞬态特性等特点，解决了传统误差放大器需要引入片外补偿，Buck变换器带宽固定在高频时瞬态响应较差的问题。

本发明的技术方案为：

一种用于高功率密度降压型开关变换器的开关电流积分器，包括第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第一传输门，第二传输门、第三传输门、第四传输门、第一NMOS管、第二NMOS管、第三NMOS管、第四NMOS管、第五NMOS管、第六NMOS管、第七NMOS管、第八NMOS管、第九NMOS管、第十NMOS管、第十一NMOS管、第十二NMOS管、第十三NMOS管、第十四NMOS管、第一PMOS管、第二PMOS管、第三PMOS管、第四PMOS管、第五PMOS管、第六PMOS管、第七PMOS管、第八PMOS管、第九PMOS管、第十PMOS管、第十一PMOS管、第十二PMOS管、第十三PMOS管、第十四PMOS管、第十五PMOS管和电流源。

第一PMOS管的源极连接电源VDD，其栅极连接第四PMOS管的栅极、第五PMOS管的栅极、第七PMOS管的栅极、第九PMOS管的栅极、第十一PMOS管的栅极、第十三PMOS管的栅极和第十五PMOS管的栅极，其漏极连接第二NMOS管的漏极。

第二PMOS管的源极连接电源VDD，其栅极连接第三PMOS管的栅极、第四PMOS管的漏极、第一传输门的一端和电流源I_FB，其漏极连接第四PMOS管的源极。

第三PMOS管的源极连接电源VDD，其漏极连接第五PMOS管的源极。

第一电容的一端连接电源VDD，其另一端连接第一传输门的另一端和第六PMOS管的栅极。

第六PMOS管的源极连接电源VDD，其漏极连接第七PMOS管的源极。

第八PMOS管的源极连接电源VDD，其栅极连接第三电容的一端和第三传输门的一端，其漏极连接第九PMOS管的源极。

第三电容的另一端连接电源VDD。

第十PMOS管的源极连接电源VDD，其栅极连接第三传输门的另一端、第十一PMOS管的漏极和第十一NMOS管的漏极，其漏极连接第十一PMOS管的源极。