[发明专利]一种用于降压式变换电路片内集成的纹波电路

说明书

本发明揭示了一种用于降压式变换电路片内集成的纹波电路，其中节点SW与输出Vout之间接设有电感L。特别其中纹波电路由对应下管switch1进行采样的第一开关、第二开关、电容C1、C2相接构成，在下管导通时间内下管switch1的导通压降Vds作为纹波电压信号，且差分的纹波电压信号与反馈信号VFB通过运算放大器叠加至逻辑驱动控制的环路中；其中第一开关、第二开关及电容C2在节点SW与接地之间依次串联，且电容C1的一端接入两开关之间，另一端接地。应用本发明的纹波电路改良电路，通过片内集成实现了电路结构简单化；纹波电压信号仅与电感电流及下管的导通电阻相关，故输出电压可以做到很小的纹波，且能够适用于较宽的输入电压范围和开关频率范围。

技术领域

本发明涉及一种降压式变换电路设计，尤其一种COT BUCK架构的片内集成纹波电路。

背景技术

随着集成电路设计的不断发展，基于降压稳压器（COT架构）的变换电路，因为电路结构简单、稳定性较好、瞬态响应快速等优点，应用也日益广泛。而COT架构的稳定性依赖于反馈信号VFB上面的纹波信号。如图1所示COT架构的基本电路结构可见，只有当R_C0C0-Ton/2＞0时，系统才不会出现右半平面零点，从而保持稳定。因此，反馈信号VFB上面的纹波信号就成为了影响稳定性的重要因素。

现在技术的改善方案大致包括如下几种，首先，利用图1所示的输出电容C0自身的寄生电容（或再串联一个小电阻），以此产生足够的纹波电压信号，满足前述稳定性条件。但该方案输出的电压纹波会比较大。其次如图2所示，以D-CAP架构为代表的电路可见，利用节点SW与输出电压Vout之间的RC滤波电路产生与电感电流成比例的纹波信号。再通过电容把纹波信号耦合到反馈信号VFB上。该方案的缺陷是容易增加应用电路的元器件复杂度，并且容易受到干扰，导致系统不稳定。又有一种现有方案如图3所示，利用在节点SW与输出电压Vout之间的两级RC滤波的差值产生纹波并叠加到反馈信号VFB上。但该方案同样存在一定的缺陷，即当输入电压VIN变化范围和降压式变换电路开关频率范围比较宽时，产生的纹波信号也会变大或者变小，在所有应用场景下很难满足稳定性要求。

发明内容

鉴于上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的旨在提出一种用于降压式变换电路片内集成的纹波电路，以提升不同条件下的适用性。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术解决方案为，一种用于降压式变换电路片内集成的纹波电路，所述降压式变换电路上管switch2的源极与下管switch1的漏极相接节点SW，且节点SW与输出Vout之间接设有电感L，其特征在于：所述纹波电路由对应下管switch1进行采样的第一开关、第二开关、电容C1、C2相接构成，在下管导通时间内下管switch1的导通压降Vds作为纹波电压信号，且差分的纹波电压信号与反馈信号VFB通过运算放大器叠加至逻辑驱动控制的环路中；其中第一开关、第二开关及电容C2在节点SW与接地之间依次串联，且电容C1的一端接入两开关之间，另一端接地。

进一步地，所述降压式变换电路的输出Vout接设有输出电容Cout和反馈电阻Rf1、Rf2，且反馈信号VFB引出自相串联的反馈电阻Rf1、Rf2之间。

更进一步地，所述反馈信号VFB在与运算放大器一个差分输入端之间还设有误差放大器，且误差放大器的输入端分别接入反馈信号VFB及参考电压VREF。

进一步地，所述导通压降Vds与下管switch1的导通电阻Ron及电感电流IL相关联，设电容C1的端压为Vsw_cn1，电容C2的端压为Vsw_cn2，纹波电压信号Vds=Vsw_cn1-Vsw_cn2。

应用本发明改良后的纹波电路，具备突出的实质性特点和显著的进步性：该纹波电路通过片内集成实现了电路结构简单化；纹波电压信号仅与电感电流及下管的导通电阻相关，故输出电压可以做到很小的纹波，且能够适用于较宽的输入电压范围和开关频率范围。

附图说明

图1是传统COT架构的基本电路结构示意图。