[發明專利]一種用于開關電源的誤差放大器

有效

• 申請號: 201410393822.0
• 申請日: 2014-08-12
• 公開（公告）號: CN104167999B
• 公開（公告）日: 2017-02-15
• 發明（設計）人: 石躍;王海時
• 申請（專利權）人: 成都信息工程學院
• 主分類號: H03F3/45
• 分類號: H03F3/45
• 代理公司: 成都宏順專利代理事務所(普通合伙)51227
• 代理人: 李玉興

技術領域

本發明屬于模擬集成電路技術領域，具體涉及一種用于開關電源的誤差放大器。

背景技術

誤差放大器是模擬集成電路設計中一種最常用的和最重要的集成電路模塊。它主要用于模擬信號量的誤差檢測與放大，比如在開關電源芯片中，誤差放大器用來檢測基準電壓和反饋采樣電壓之間的誤差并將其放大，產生的誤差信號參與后級電路產生PWM波。從電特性來看，誤差放大器的要求是趨近理想的增益器件，具有增益高，輸入阻抗大，輸出阻抗小等特點，同時通常還有寬輸入、輸出范圍的特性，以保證集成誤差放大器與信號源、負載或其他集成運放間互聯時，便于實現直流電平的配合和緩沖隔離作用。從電路結構來看，誤差放大器是一個差動輸入，單端輸出的直接耦合運算放大器。

為了保證控制系統的穩定工作，通常需要在誤差放大器模塊中增加相應的嵌位電路，嵌位電路對于系統有三方面作用：首先，保證開關電源電路在啟動時能夠限制誤差放大器的輸出，使占空比逐漸加大，以免造成輸出占空比過大從而造成開關管流經電流過大，導致損壞；其次，應該限定誤差放大器正常工作時的輸出在一定范圍之內，避免對系統造成危害；再次，為了使系統電路具有輸出短路保護的功能，需要在誤差放大器模塊對輸出采樣，并在短路的瞬間限制誤差放大器的輸出，從而限制開關管的占空比，從而達到保護開關和芯片的作用。除了上面提到的因素以外，在最為常用的電流模式控制應用中，誤差放大器的輸出通常與系統的電流限設置直接相關。對于誤差放大器的輸出加以限制，可以便捷地實現對系統電流的控制，從而提高系統可靠性。因此為了保證系統電路能夠穩定地工作，同時提高系統的可靠性，設計高性能的誤差放大器嵌位電路是非常有必要的。

傳統的誤差放大器限位功能通過比較器實現，通過檢測EA輸出的電壓大小，判斷是否超出范圍，再結合系統控制整體動作完成。這樣無法真正控制EA的輸出電壓，會導致誤差放大器輸電壓會超出范圍。而由于從穩定性角度考慮，EA的輸出往往需要一個較大的環路補償電容，這會導致若采用傳統的限位電路，EA的輸出如果超出范圍，恢復到正常輸出電壓需要很大的調整時間，這無疑會導致系統的異常工作，且可能是無法恢復的損壞。此外，這種控制方法需要額外設計電流限制電路，避免系統出現電流過大，導致損壞。

發明內容

本發明的目的，就是針對上述現有誤差放大器嵌位電路結構簡單、響應速度慢的問題，提出一種適用于開關電源的誤差放大器。

本發明的技術方案是，如圖2所示，一種用于開關電源的誤差放大器，其特征在于，該誤差放大器由依次連接的誤差放大器電路、高電位嵌位電路和折返式電流限電路；其中，誤差放大器電路由PMOS管MP1、MP2、MP3、MP4，NMOS管MN1、MN2、MN3、MN4、MN5，電容C_L構成；其中，MP4的源極接電源VDD，其柵極接MP2的柵極，其漏極接MN5的漏極；MP4漏極與MN5漏極的連接點接電容C_L的一端后作為誤差放大器的輸出端；電容C_L的另一端接地GND；MN5的源極接地GND，其柵極接MN4的柵極；MP2的源極接電源VDD，其柵極與漏極互連，其漏極接MN2的漏極；MN2的柵極接誤差放大器的正輸入端，其源極接MN3的漏極；MP1的源極接電源VDD，其柵極與漏極互連，其柵極接MP3的柵極，其漏極接MN1的漏極；MN1的柵極接誤差放大器的負輸入端，其源極接MN3的漏極；MN3的漏極接偏置鏡像電流，其源極接地GND；MP3的源極接電源VDD，其漏極接MN4的漏極；MN4的柵極和漏極互連，其源極接地GND；

高電位嵌位電路由PMOS管MP5、MP6、MP7、MP8、MP9以及NMOS管MN6、MN7、MN8、MN9、MN13構成；其中，MP5的源極接電源VDD，其柵極接MP2柵極與MP4柵極的連接點，其漏極接MN6的漏極；MN6的柵極和漏極互連，其柵極接MN7的柵極，其源極接地GND；MP9的源極接電源VDD，其柵極接MP6的柵漏極、MP7的漏極和MN8的漏極，其漏極接MP3的漏極與MN4漏極的連接點；MP6的源極接電源VDD，其柵極與漏極互連；MP7的源極接電源VDD，其柵極接MP8的柵極，其漏極接MN8的漏極；MN8的柵極接誤差放大器的輸出端，其源極接MN7的漏極；MP8的源極接電源VDD，其柵極與漏極互連，其漏極接MN13的漏極；MN13的源極接MN9的漏極；MN9的柵極接外部參考電平V_REFH，其源極接MN7的漏極；MN7的源極接地GND；