[发明专利]输入输出共同调制的自适应斜坡电压型脉冲宽度控制BUCK转换器

说明书

一种输入输出共同调制的自适应斜坡电压型脉冲宽度调制Buck转换器，其特征在于，包括第一开关管、第二开关管、功率电感、第一反馈电阻、第二反馈电阻、带隙基准模块、误差放大器、第一跨导放大器、第二跨导放大器、斜坡控制开关管、斜坡电容、比较器、振荡器、D触发器和驱动模块。本发明解决了传统的固定斜坡电压型脉冲宽度控制的Buck转换器瞬态响应速度慢以及线性调整率和负载调整率受限的问题。

技术领域

本发明属于集成电路技术领域，具体涉及一种输入输出共同调制的自适应斜坡电压型脉冲宽度控制Buck转换器。

背景技术

在传统的固定斜坡电压型脉冲宽度控制的Buck转换器中，如图1所示，输出反馈电压V_FB与参考电压V_REF分别连接至误差放大器的负输入和正输入端，误差放大器输出误差放大信号V_C与固定的斜坡信号V_RAMP比较生成V_CoMP控制信号，每当时钟信号到来，脉宽调制信号输出高电平控制电感充电，并同时控制斜坡电容开始充电；当斜坡电压V_RAMP上升至V_C时，比较器的输出翻转为高电平控制电感放电，当下一个时钟信号到来时进入下一个充放电周期，从而控制Buck转换器。

传统的电压型脉冲宽度控制的Buck转换器由于工作频率固定，适合多相变换器的设计，而且内部斜坡对外部开关噪声和尖峰具有较强的鲁棒性。因此，电压型脉冲宽度控制的Buck转换器已成为一些高速DC-DC转换器的首选。但是，传统的固定斜坡电压型脉冲宽度控制的Buck转换器存在以下问题：(1)误差放大器采用大电容进行频率补偿，导致瞬态响应恶化。(2)采用固定斜坡，占空比只能通过V_C调节，所以V_C变化范围大从而导致V_OUT在不同输入输出情况下变化大，即线性调整率和负载调整率高。

发明内容

针对上述传统的固定斜坡电压型脉冲宽度控制的Buck转换器存在的瞬态响应速度受限以及线性调整率和负载调整率有限的问题，本发明提出了一种输入输出共同调制的自适应斜坡电压型脉冲宽度调制Buck转换器，输入电压V_IN经过跨导放大器GM₁形成包含输入电压信息的斜坡充电电流，误差放大器EA的输出电压V_C经过跨导放大器GM₂形成包含输出信息的斜坡放电电流，斜坡斜率随输入输出变化而自适应调节以加速瞬态响应；同时自适应斜坡的稳态平衡和系统的稳态平衡共同形成了误差放大器输出电压V_C的负反馈调节环路，使得在各种输入输出条件下系统达到稳态后V_C几乎恒定，从而在各种输入输出条件下系统达到稳态后输出电压V_OUT的值变化更小，即改善了瞬态响应速度以及线性调整率和负载调整率。

本发明采用以下技术方案：

一种输入输出共同调制的自适应斜坡电压型脉冲宽度调制Buck转换器，其特点在于，包括第一开关管、第二开关管、功率电感、第一反馈电阻、第二反馈电阻、带隙基准模块、误差放大器、第一跨导放大器、第二跨导放大器、斜坡控制开关管、斜坡电容、比较器、振荡器、D触发器和驱动模块；

所述第一开关管的一端连接所述Buck转换器的输入信号，另一端连接第二开关管的一端和功率电感的一端，所述第二开关管的另一端接地；

所述功率电感的另一端输出所述Buck转换器的输出信号并经串联的第一反馈电阻和第二反馈电阻后接地；

所述第一反馈电阻和第二反馈电阻的串联点连接所述误差放大器的负输入端，该误差放大器的正输入端连接带隙基准模块的参考电压输出端；

所述误差放大器的输出端接所述比较器的负输入端，该比较器的正输入端接斜坡电容的一端、斜坡控制开关管的一端和第二跨导放大器的输出端；

所述斜坡电容的另一端接地，斜坡控制开关管的另一端接第一跨导放大器的输出端；