[發明專利]一種帶輸出箝位功能的運算放大器

有效

• 申請號: 202010542890.4
• 申請日: 2020-06-15
• 公開（公告）號: CN111585516B
• 公開（公告）日: 2023-03-03
• 發明（設計）人: 周澤坤;金正揚;王佳文;王卓;張波
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H03F1/02
• 分類號: H03F1/02;H03F1/30;H02M3/00;H02M1/00
• 代理公司: 成都點睛專利代理事務所(普通合伙) 51232
• 代理人: 葛啟函

一種帶輸出箝位功能的運算放大器，能夠應用于Buck變換器中，當Buck變換器工作在正常狀態的時候，運算放大模塊的輸出小于預設的上限箝位電壓且大于預設的下限箝位電壓，上限箝位模塊和下限箝位模塊都工作在比較器狀態，不會對運放的正常工作造成影響。當運算放大模塊的輸出大于上限箝位電壓的時候，上限箝位電路會對運放的輸出進行箝位，脫離比較器狀態，上限箝位電路進入運放狀態。當運算放大模塊的輸出小于下限箝位電壓的時候，下限箝位電路會對運放的輸出進行箝位，脫離比較器狀態，下限箝位電路進入運放狀態。本發明在運放中加入了輸出上限箝位和下限箝位功能，能夠加快Buck變換器的響應速度，節約功耗。

技術領域

本發明屬于電子技術領域，涉及一種帶輸出箝位功能的運算放大器，能夠適用于Buck型DC-DC變換器。

背景技術

在Buck型DC-DC變換器中，通常需要大電容進行補償，保證系統的穩定性，當Buck變換器從重載跳空載、或者輸入電壓突然比預設的輸出電壓低時，環路會進入0占空比或者是100％占空比狀態，導致運放輸出會緩慢降低到0或者上升到電源電壓。如果這時候負載增大、或者輸入電壓恢復正常，運放的電流給補償電容充放電，需要很長時間才能回到正常電平，Buck變換器的輸出電壓將長時間處于異常狀態。為了加快Buck變換器的響應速度可以增大運放電流，增大運放電流雖然可以減小恢復時間，但是也會增大功耗。

發明內容

針對Buck變換器響應過程中恢復時間過大的不足之處，本發明提出一種帶有輸出箝位功能的運算放大器，在運放中加入輸出上限箝位和下限箝位功能，能夠加快Buck變換器的響應速度，節約功耗，解決了Buck變換器響應過程中恢復時間過大的問題。

本發明的技術方案為：

一種帶輸出箝位功能的運算放大器，包括運算放大模塊、第一電阻、第一電容、偏置模塊、上限箝位模塊和下限箝位模塊，

所述偏置模塊用于為所述運算放大模塊、上限箝位模塊和下限箝位模塊提供偏置，包括第一PMOS管，第一PMOS管的柵漏短接并連接偏置電流，其源極連接電源電壓；

所述運算放大模塊的正向輸入端作為所述運算放大器的正向輸入端，其負向輸入端作為所述運算放大器的負向輸入端，其輸出端依次通過第一電阻和第一電容后接地；第一電阻和第一電容的連接點作為所述運算放大器的輸出端；

所述上限箝位模塊包括第五PMOS管、第十PMOS管、第十一PMOS管、第五NMOS管、第六NMOS管、第九NMOS管、第三電阻和第三電容，

第五PMOS管的柵極連接第一PMOS管的柵極，其漏極連接第十PMOS管和第十一PMOS管的源極，其源極連接電源電壓；

第十PMOS管的柵極連接上限箝位電壓，其漏極連接第五NMOS管的漏極和第九NMOS管的柵極；

第十一PMOS管的柵極連接所述運算放大模塊的輸出端和第九NMOS管的漏極，其漏極連接第六NMOS管的柵極和漏極以及第五NMOS管的柵極；

第五NMOS管、第六NMOS管和第九NMOS管的源極接地；

第三電阻一端連接所述運算放大模塊的輸出端，另一端通過第三電容后連接第九NMOS管的柵極；

所述下限箝位模塊包括第三PMOS管、第四PMOS管、第十二PMOS管、第十三PMOS管、第十四PMOS管、第十五PMOS管、第七NMOS管、第八NMOS管、第二電阻和第二電容，

第四PMOS管的柵極連接第三PMOS管的柵極和第一PMOS管的柵極，其漏極連接第十二PMOS管和第十三PMOS管的源極，其源極連接第三PMOS管的源極并連接電源電壓；

第十三PMOS管的柵極連接下限箝位電壓，其漏極連接第八NMOS管的漏極和第十五PMOS管的柵極；