開關穩壓器反饋環路中的模擬乘法器制造技術

開關穩壓器反饋環路中的模擬乘法器，本發明專利技術提供了一種在開關穩壓器反饋環路中使用的模擬乘法前饋技術。當穩壓器輸入電壓改變時，使用模擬乘法器可以不必再將誤差放大器的輸出連接到穩壓電路去改變電壓，并且使得環路增益與輸入電壓無關。

【技術實現步驟摘要】

開關穩壓器，像所有的反饋系統，必須適當的“補償”來確定反饋回路不會振蕩。在開關穩壓器中補償是特別困難的，因為電感器和電阻(在LC濾波器網絡)通常用來轉換開關波形，得到穩定的直流輸出電壓，從而在反饋回路的前置部分引起大的相移。此外，環路的“增益”通常是直流輸入電壓的函數。當輸入電壓在很大的范圍內變化時，將導致不穩定問題或低回路響應。開關穩壓器的另一個問題是在輸入電壓或負載電流突然變化時響應速度慢。穩壓器具有高直流增益，這使它能夠在輸入電壓和負載電流具有大的變化時保持良好的穩壓輸出，但如果這些變化迅速，將會有較大的瞬態輸出電壓的變化，而反饋回路試圖糾正輸出誤差。整體的慢響應速度是由上述提到的LC濾波器網絡的響應時間和AC環路增益需要小于Odb (單位)的十分之一或更小的開關頻率的要求決定的。IOOkhz的開關頻率將需要IOkhz或以下的單位增益頻率。線性穩壓器，于此相反，在幾百千赫到幾兆赫的范圍內，可以具有單位增益頻率。它們對線路的波動或負載條件迅速作出響應。然而，線性穩壓器將不會起到開關穩壓器的作用。
技術介紹
為了實現更好的時間與輸入波動的響應，現有技術的開關穩壓器電路中所使用的被稱為“前饋”校正。這些電路的原理是把輸出校正信號加到回路的前置部分。這個信號與輸入電壓成比例，在輸出電壓端引起一個相等的偏移，這也可以由穩壓器輸入電壓改變而引起。此校正信號具有響應速度快，因為它沒有直通整體穩壓環路慢“反饋”的一部分。一種完成這個反饋功能的方法是使振蕩器的振幅是輸入電壓的函數。由于這會導致頻率與輸入電壓成反比例變化，振蕩器的充電電流也需要一個輸入電壓函數來保持穩定的開關頻率。其它各種方案也被設計插入一個前饋信號。然而，這些前饋信號也有缺點。這些現有方案遇到的問題包括不精確的補償，小范圍的可允許輸入電壓，以及開關頻率和抖動。鑒于上述情況，在開關穩壓器電路中提供一個反饋輸出糾正，以此允許精確的補償和大的可允許的輸入電壓范圍，在開關頻率中不會引起抖動，這是可取的。
技術實現思路
本專利技術的一個目的是在開關穩壓器電路中提供一種前饋方法，這種方法是精確的并且不限制輸入電壓或影響開關頻率。這和本專利技術的其它目的都是由一個開關調節器電路完成的，該電路采使用了插入在誤差放大器和穩壓器占空比調節器之間的模擬乘法器電路。本專利技術的技術解決方案乘法器的輸出(Vm)的廣義公式是Vm = X*Y/Z，其中X，Y和Z是乘法器三個輸入“端口”。為了在開關穩壓器降壓模式中實現正確的前置功能，X和Y端口分別連接到誤差放大器的輸出和一個穩定的基準信號源(電壓或電流)，z端口連接到穩壓器的輸入電壓端。模擬乘法器消除了差分放大器在穩壓輸入電壓改變時輸出電壓改變的可能性，以及使輸入電壓環路“增益”獨立。對比文獻，專利技術專利開關式穩壓器，申請號200610164198. 2 ；專利技術專利開關穩壓器，申請號201110334671. 8。附圖說明圖1是一個開關調節模擬乘法器和單片集成振蕩器電路，包括一個單片集成電路開關穩壓器的設備，結合了模擬倍頻器的前饋方法和本專利技術的一個示例性實施的比較器組件的框圖。圖2是圖1開關穩壓單片集成電路中的模擬乘法器與比較器的典型實現方式的電路圖。具體實施例方式參照圖1，在以一種正降壓模式工作的開關穩壓器電路102中展示了一個單片集成電路的穩壓器的移動設備，開關穩壓器設備100與分立元件相連接。例如，雖在圖1中未畫出，設備100優先地包括了一個或多個終端以及執行各種功能的電路，諸如頻率補償，電流限制，軟啟動操作和關閉。另外，裝置100中包含的各種電路的功能可以被交替使用的分立元件所實現(例如，一個額外的開關或差分放大器可以被使用)。在圖1，設備100的四個終端被示出，包括輸入電源的終端(Vin)，一個開關輸出的終端(vsw)，反饋端(FB)和接地端子(GND)。終端Vin提供了輸入電壓的連接點，并用于將電力提供給裝置100的內部電路。終端Vsw是裝置100的輸出端子。它提供了裝置100中開關104和外部組件之間的結點，配置用來使轉換的脈沖電流流過開關104到一個穩定的輸出電壓Vwt，作為開關穩壓器拓撲結構。端子FB作為一個輸入，用于反饋電壓，端子GND提供用于把設備100的額外電路連接到額外接地的點。在穩壓器電路102中，裝置100通過的端子Vsw，FB和GND連接到外部電阻Rl和R2，電容Cl，二極管Dl和電感LI。如前所述，調節器電路102被放置在典型正降壓模式穩壓器中來實現。降壓型穩壓器提供穩定的輸出電壓Vwt，這低于端子Vin的電壓。穩壓電路102的工作原理如下。開關104，其特征在于，包括一個由NPN晶體管驅動的達林頓飽和PNP晶體管，頻率打開和關閉由振蕩器電路106設置。一個開關周期是由工作周期控制邏輯電路109的R/S鎖存器電路108中的振蕩器設置。為了這個目的，振蕩器106提供一個脈沖波形106a到置位輸入端S。開關104的開關頻率等于波形106a的脈沖頻率。除了設置R/S鎖存器108，每個脈沖也鎖定開關104提供給逆變器109和“與”門110持續的脈沖時間。如果需要的話，這可以限定開關的斷開時間。開關104被傳統的比較器電路112斷開。比較器電路112，以及占空比控制邏輯電路109，包括占空比調制電路111中的移動設備100。比較電路112重設鎖存器108，只需非反相輸入端⑴的電壓超過由反相輸入端㈠的電壓所設置的閾值電壓。比較器112的非反相輸入端被連接到振蕩器電路106的第二輸出端,它為第二輸出口提供了一個與鋸齒波形106b同步的脈沖波形106a。波形106b峰-峰幅度Vp。連接到乘法器電路114的輸出端(OUT)的比較器112的反相輸入端，它為比較器提供了一個閾值信號Vm。開關“接通”時間到“關”時間(占空比)的比例由比較器112反相輸入端的電壓Vm決定。ivm是在靠近振蕩器輸出波形106b的最低點的電壓等級時，占空比(DC)接近零，當Vm接近波形106b的高電壓時，占空比接近1.0(100% )。穩壓器電路102的輸出電壓由輸入電壓和占空比決定，如下=Vtjut = (DC) (Vin)。端子Vsw的波形在Vin和零之間切換。在開關104關閉時，它大約等于Vin，在開關104打開時，它大致為零。電感LI和電容Cl把此矩形開關波形過濾成一個相對平滑的直流輸出電壓波形。為了保持一個恒定的直流輸出電壓Vwt，在設備100中的差分放大器電路116檢測到一個與規定的輸出電壓成比例的電壓，它被應用到由電阻Rl和R2組成的電阻分壓器網絡的端子FB上。差分放大器116將該比例的反饋電壓與一個穩定的參考電壓Vl比較。輸出電壓的任何誤差將由差分放大器116放大，并通過乘法器114調整開關104的占空比饋送到比較器112。差分放大器116是一個具有高增益的常規的放大器電路。這種高增益的結果是，調節器的輸出將由VI，Rl和R2確定為一個精確值。設備100中網絡a和b是傳統的電阻器和電容器組合而成的，用來降低差分放大器的增益，在更高的頻率中，以確保一個穩定的反饋回路。反饋環路調節電路102的數學分析表明，比較器112的反相輸入端的電壓等于Vm = 是斜坡振蕩器輸出波形106b的峰-峰電壓。如果Vin從一個低電壓值(Vl)到一個本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種開關穩壓器反饋環路中的模擬乘法器，即開關穩壓器反饋回路的集成電路，開關穩壓器電路包括一個與驅動開關穩壓器電路輸入電壓源相連的輸入端，一個電流轉換裝置，一個用來控制電流轉換裝置1和截止開關頻率的振蕩器裝置，并且還包括反饋回路中的差分放大器裝置，集成電路包括：用來提供一個信號控制電流轉換裝置斷開開關占空比的模擬乘法裝置，該信號具有一個立即變化的幅度與來自差分放大端的差分信號幅度除以開關電壓調節器電路輸入電壓幅度成比例。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：包興坤，
申請(專利權)人：蘇州硅智源微電子有限公司，
類型：發明
國別省市：