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峰值电流模DC-DC转换器中多功能误差放大器电路设计 S4 ]) T0 u1 h1 t" z; u7 ^
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摘要:提出了一种适合于峰值电流模DC-DC转换器的新型多功能误差放大器电路.与斜坡电压信号结合可实现软启动功能,实现了从启动阶段到稳定工作状态的平滑过渡,无扰动出现,并有效地消除了启动阶段的浪涌电流和电压过冲;同时还具有最大电流限制和模式切换功能.该误差放大器集成到一款峰值电流模升压型DC-DC转换器中,电路采用CSMC 0.5um BCD 工艺实现.仿真结果表明:3.5V的输入电压下,误差放大器消耗的静态电流为4.48pA,并且能够实现软启动、最大电流限制、模式切换功能.电路具有简单易实现,功耗低的特点.
" k7 K$ ~6 o" p9 T4 e1 q" F关键词:误差放大器;DC-DC转换器;电流模;软启动;低功耗0 e Y3 c! H3 x9 u
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开关脉冲宽度调制( Pulse Width Modulation , PWM)型DC-DC转换器具有体积小、效率高、可带负载范围宽等优点,在便携式设备中得到了广泛的应用1~].转换器通过将误差放大器输出信号经PWM调制电路产生不同占空比的控制信号去驱动开关功率管导通/关断,实现输出电压的调节.但是在启动阶段,由于误差放大器工作在非平衡状态,功率开关管长时间导通,电感上产生大的浪涌电流,输出电压出现过冲现象,该过冲电压会损毁转换器以及其负载电子器件,软启动电路可以解决该问题l5.6].传统软启动电路采用的方法是在启动初始阶段用缓慢上升的斜坡信号替代误差放大器的输入参考电压，使开关功率管导通时间缓慢增加,转换器电感电流和输出电压平稳上升,直到斜坡信号增大到参考电压值后,通过开关把误差放大器的输入信号从斜坡信号切换到参考电压信号,实现从启动阶段到稳定工作状态的切换(7.8].从文献[7,8]的测试结果可以看出,该方法在切换时刻电感电流会出现明显的波动,过渡不够平滑;同时该方法除了斜坡信号产生电路外还需要一个电压比较器、切换开关和一些逻辑控制电路.为了提高轻载时的效率,一种经典方案是轻载时转换器切换到省电模式.在省电模式下，大部分模块停止工作,大大降低了平均静态功耗和开关损耗,其效率明显提高[°1.另外,为了控制开关功率管和电感的电流不超过额定电流而损坏器件,需要电流限制电路.为了实现正常工作模式与省电工作模式之间的切换以及最大电流限制,传统方法需要多个电压比较器和电压笄位电路来实现.文献[9]对电路进行了简化,采用了一种新型的多输入复合比较器和多输入待机判决电路,减少了电压比较器和电压笄位电路的数目,简化了电路.; t' Q! @7 h( b5 A8 C
本文在传统误差放大器的基础上,巧妙地增加少许电路,实现了软启动,轻载时模式切换,最大电流限制多种功能.该多功能误差放大器与斜坡信号结合,在启动阶段可自动平滑地过渡到稳定工作状态,无需进行开关切换,电感电流和输出电压无波动,并且电路简单，只需在传统误差放大器电路中增加2个晶体管即可实现;同时该误差放大器集成了高、低电压箱位和模式切换电路,实现了轻载时模式切换、最大电流限制功能,并且比文献[9]中相应电路更为简单易实现、功耗低.& Y m' W7 A* ]0 P
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发表于 2021-1-28 10:49
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