[發(fā)明專利]一種實現(xiàn)非對稱反饋放大的開關(guān)穩(wěn)壓器

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201310617447.9
• 申請日: 2013-11-27
• 公開（公告）號: CN103616918A
• 公開（公告）日: 2014-03-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 不公告發(fā)明人
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州貝克微電子有限公司
• 主分類號: G05F1/56
• 分類號: G05F1/56
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及一般的開關(guān)穩(wěn)壓器，更特別的是，本發(fā)明中開關(guān)穩(wěn)壓器使用不對稱的反饋放大電路，并且提供一種操作方法。

背景技術(shù)：

廣泛的三端線性穩(wěn)壓器集成電路，可提供恒定的電源電壓以調(diào)節(jié)線路和負(fù)載的變化。眾所周知，這樣的穩(wěn)壓器是低效的，而且具有線性穩(wěn)壓器電路，它不可能得到比輸入電壓更高的輸出電壓。

集成電路開關(guān)穩(wěn)壓器已經(jīng)可以實現(xiàn)。這種穩(wěn)壓器采用脈沖寬度調(diào)制的開關(guān)電路，其中的調(diào)節(jié)是通過一個有源反饋網(wǎng)絡(luò)采樣輸出電壓，并產(chǎn)生一個電壓以控制調(diào)節(jié)切換器的脈沖寬度。開關(guān)穩(wěn)壓器可以獲得高于輸入電壓的輸出電壓，并且該電壓是高效的。

有源反饋電路所在的開關(guān)穩(wěn)壓器中遇到的問題是，在提供輸入電源或短路被刪除時他們受到輸出電壓的制約。這是由典型的反饋網(wǎng)絡(luò)的響應(yīng)速度慢造成的。響應(yīng)速度慢是必要的，以確保穩(wěn)壓器不振蕩。

已經(jīng)有一些解決方案以防止或減少輸出電壓過沖。這些解決方案通常是不令人滿意的，因為它們需要額外的元件，并且不在所有的條件下都工作，或者需要額外的管腳被添加到集成電路中。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明的一個目的是提供一種改進(jìn)的開關(guān)穩(wěn)壓器和一種操作方法。

本發(fā)明的另一個目的是為開關(guān)穩(wěn)壓器提供一種改進(jìn)的反饋誤差放大器。

本發(fā)明的再一個目的是為開關(guān)穩(wěn)壓器提供一個反饋放大器，并且具有不對稱的轉(zhuǎn)換率。

本發(fā)明的再一個目的是提供一種開關(guān)穩(wěn)壓器，其中過沖被最小化，并且可以在所有條件下工作，這樣導(dǎo)致過沖不需要集成電路中的額外引腳或者額外的部件。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案：

本發(fā)明的上述內(nèi)容和其它目的通過一個開關(guān)穩(wěn)壓器實現(xiàn)，它接收一個輸入電壓，并提供一個穩(wěn)定的輸出電壓。該穩(wěn)壓器包括一個脈沖寬度調(diào)制的開關(guān)電路，該電路響應(yīng)于一個反饋誤差信號以調(diào)節(jié)輸出電壓。一個跨導(dǎo)誤差放大器對輸出電壓進(jìn)行采樣，將其與參考電壓進(jìn)行比較，并提供誤差反饋信號。跨導(dǎo)放大器的裝置包括提供一個比正的壓擺率更高的負(fù)壓擺率，以盡量減少過沖。

對比專利文獻(xiàn)：CN202854636U新型穩(wěn)壓器201220571447.0

附圖說明：

根據(jù)下面的附圖和詳細(xì)的描述，本發(fā)明的目的和特點將得到更充分的體現(xiàn)，其中：

圖1為根據(jù)時間變化的輸出電壓函數(shù)，此時輸入功率被提供或者輸出短路被剔除；

圖2為一個開關(guān)穩(wěn)壓器的示意性框圖；

圖3為根據(jù)本發(fā)明得到的一個優(yōu)選的非對稱跨導(dǎo)誤差放大器示意圖；

圖4為非對稱的跨導(dǎo)誤差放大器的另一個實例示意圖；

圖5為非對稱的跨導(dǎo)誤差放大器的另一個不同的實例示意圖。

具體實施方式：

圖1示出了傳統(tǒng)的開關(guān)穩(wěn)壓器升高后，作為時間的函數(shù)的輸出電壓。可以看出，輸出電壓以基本上恒定的速率斜升。然而，輸出電壓過沖調(diào)節(jié)輸出電壓。反饋電壓控制開關(guān)穩(wěn)壓器使得過電壓斜坡回落。

圖2示出了一個開關(guān)穩(wěn)壓器，它包括一個開關(guān)網(wǎng)絡(luò)11，轉(zhuǎn)變輸入的直流電壓，以形成矩形波，它能夠適當(dāng)?shù)剡^濾，以提供輸出電壓。通過調(diào)制或控制響應(yīng)于在端子12的輸入反饋誤差信號的矩形波的脈沖寬度來調(diào)節(jié)輸出電壓的振幅。通過采樣電阻器13和14兩端的輸出電壓，并且應(yīng)用的采樣輸出作為誤差放大器16的一個輸入，以產(chǎn)生反饋信號。它的另一個輸入是一個參考電壓。誤差放大器是優(yōu)選的一個跨導(dǎo)型放大器，它的小信號輸出電壓Vout由(Gm)(Zload)(Vin)給出，其中(Zload)是外部元件Cc和Rc的阻抗。過驅(qū)動時，放大器的壓擺率限制條件（恒定輸出電流）在Cc上的電壓隨時間線性增加。誤差放大器16的控制電壓Vout在端子12上。

如上所述，開關(guān)穩(wěn)壓器一般在啟動時或在輸出短路除去后的過沖下運(yùn)作。為產(chǎn)生過沖的數(shù)學(xué)模型，進(jìn)行了以下假設(shè)。輸出壓擺率由穩(wěn)壓器的輸出電流和輸出電容限制，dVout/dt=Ilim/Cout。因此，斜坡上升時間(T)為(Cout)(Vout)/(Ilim)。在這段時間內(nèi)，誤差放大器的輸出將在正擺限制(SR+)，并且實現(xiàn)電容器Cc的電壓值等于(SR+)(T)。在過沖時間(ΔT)內(nèi)，誤差放大器的輸出必須擺負(fù)，直到它降低開關(guān)輸出電流為零。因此，ΔT等于(SR+)(T)/(SR-)。過沖電壓可從過沖的時間和穩(wěn)壓器的輸出壓擺率得出，可以發(fā)現(xiàn)：