[發明專利]多輸入比較器和電源轉換電路

有效

• 申請號: 201010144285.8
• 申請日: 2010-04-12
• 公開（公告）號: CN101847981A
• 公開（公告）日: 2010-09-29
• 發明（設計）人: 王釗;董賢輝;楊曉東
• 申請（專利權）人: 無錫中星微電子有限公司
• 主分類號: H03K3/023
• 分類號: H03K3/023;H02M3/135
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

【技術領域】

本發明涉及電路領域，特別是關于一種多輸入比較器及電源轉換電路。

【背景技術】

在現有技術中，通常脈寬調制系統都采用了一個脈寬調制比較器(PWMComparator)。圖1為PWM比較器的比較原理示意圖，其中EAO為誤差放大器(Error?Amplifier)輸出的誤差放大信號，Ramp為鋸齒波或三角波信號。請參看圖1所示，PWM比較器用來比較誤差放大信號EAO與三角波信號Ramp，產生并輸出脈寬調制信號PWMO。當誤差放大信號EAO大于三角波信號Ramp信號時，脈寬調制信號PWMO為高電平；當誤差放大信號EAO小于三角波信號Ramp信號時，脈寬調制信號PWMO為低電平。也就是說，所述PWM比較器的輸出在誤差放大信號EAO等于三角波信號Ramp時翻轉。

脈寬調制系統通過誤差放大信號EAO信號的變化，可以產生不同脈沖寬度的脈寬調制信號PWMO，這就是脈寬調制的原理。從圖1可以看出，當誤差放大信號EAO升高時，脈寬調制信號PWMO為高電平的時間就會增加，即占空比增加；當誤差放大信號EAO降低時，脈寬調制信號PWMO為高電平的時間就會減小，即占空比減小。對于各種直流-直流轉換器(DC-DC?Converter)、直流-交流轉換器(DC-AC?Converter)和交流-直流轉換器(AC-DC?Converter)，通常需要通過反饋環路來調整功率器件的占空比。如果三角波信號Ramp的頻率固定，脈沖寬度的調制就對應于占空比的調制。

Ramp一般由振蕩器產生，常用的振蕩器一般輸出如圖1中的鋸齒波，一般此類鋸齒波的谷值電壓為零伏。以降壓型的直流-直流轉換器(Buck?DC-DCconverter)為例，環路穩態時所需的占空比(Duty?cycle)等于VO/VIN，VO為所述直流-直流轉換器的輸出電壓，VIN為所述直流-直流轉換器的輸入電壓。當輸入電壓VIN較大，輸出電壓VO較小時，所需的占空比很小。如果直接采用谷值電壓為零伏的鋸齒波信號Ramp，則當系統需要的占空比很小時誤差放大信號EAO會處于很低的位置而接近零伏，那么誤差放大器的輸出器件會因此退出飽和區，從而導致其增益大幅減小，無法實現誤差放大器的正常功能。因此，通常會將鋸齒波信號Ramp提升一定的電平ΔV，圖2示出了電壓提升前后的兩個鋸齒波信號，其中Ramp1為提升前的鋸齒波信號，Ramp2為提升后的鋸齒波信號，ΔV為提升幅度電壓。

圖3為一種傳統的提升鋸齒波信號Ramp的電路圖。請參閱圖3所示，所述電路包括運算放大器OP1、振蕩器、電阻R1和R2、PMOS晶體管MP1、MP2和MP3、NMOS晶體管MN1、MN2和MN3。所述振蕩器產生電壓提升前的鋸齒波信號Ramp1，電阻R2和PMOS管的中間節點為輸出端，用于輸出電壓提升后的鋸齒波信號Ramp2，各個電器件的連接關系請見圖3所示，此處不再重復描述。根據電路原理可知，Ramp2會較Ramp1提升V1·(R2/R1)的電壓。然而，這種電路設計不僅復雜，而且還會受運算放大器OP1的響應速度限制。

對于傳統的電流模式，通常需要將鋸齒波信號Ramp與采樣到的電感電流相加，然后與誤差放大器的輸出相比較，從而產生脈寬調制信號；或者將誤差放大器的輸出電壓轉換為電流，然后減去采樣到的電感電流，然后再變成電壓信號，與提升后的Ramp相比較，產生脈寬調制信號。

圖4為傳統電流模式實現誤差放大器輸出信號EAO減去電流采樣信號ISEN，再與提升后的鋸齒波信號RampSH比較產生脈寬調制信號PWMO的電路原理圖，其為上述中的第二種方法。請參閱圖4所示，所述電路包括運算放大器OP2、振蕩器、提升電路、電阻R3和R4、PMOS晶體管MP11、MP12、NMOS晶體管MN11、電流采樣電流源、PWM比較器，其中可以取R3等于R4。各個電器件的連接關系請見圖4所示，此處不再重復描述。通過上述電路，鋸齒波信號Ramp被提升為RampSH，誤差放大信號EAO減去了電流采樣信號ISEN得到了輸出電壓EAO_ISEN，所述PWM比較器比較EAO_ISEN和RampSH生成脈寬調制信號PWMO。同樣，這種設計不僅復雜，而且會受運算放大器的響應速度限制。

因此有必要提出一種改進的技術方案來克服上述問題。

【發明內容】

本部分的目的在于概述本發明的實施例的一些方面以及簡要介紹一些較佳實施例。在本部分以及本申請的說明書摘要和發明名稱中可能會做些簡化或省略以避免使本部分、說明書摘要和發明名稱的目的模糊，而這種簡化或省略不能用于限制本發明的范圍。