[发明专利]一种误差放大器

说明书

技术领域

本发明涉及一种误差放大器，特别涉及一种具有高摆率的误差放大器。

背景技术

误差放大器是直流开关电源系统中电压控制环路的核心部分，其性能优劣直接影响着整个直流开关电源系统的稳定性，特别是快速响应系统往往对误差放大器具有更高的摆率要求。现有技术中的一种误差放大器，如图1所示，它主要包括核心放大器以及摆率增加电路两部分，其中摆率增加电路包括电流检测电路和驱动电路。当正常工作情况下，摆率增加电路不工作；当输入有大跳变的情况下，摆率增加电路工作，产生一路附加的电流I_dynamic流向C_L，使摆率大大提高。

一种基于上述带摆率增加电路的误差放大器的具体电路实施结构，如图2所示：

核心放大器由NMOS管M101-114组成，是一种两级运算放大器，第一级为差分输入，第二级为共源共栅输出，这种两级放大器能提供很高的增益；

摆率增加电路由NMOS管M115-120以及NMOS管M1n、PMOS管M1p组成，M115和M119是电流检测管，检测M103和M104的电流，M117、M120分别为M118、M119提供偏置电流，M1n和1Mp是开关管。

图2所示的电路的工作原理如下：在正常工作情况下，即核心放大器正负输入相等的时候，M117所提供的电流I1＞I2，导致M1p的栅极电压电位很高，M1p关断；另外，M120所提供的电流I4＞I3，导致M1n的栅极电位很低，M1n也关断，则M1n和M1p构成的支路没有电流流过。在快速响应系统负载发生巨大跳变时，核心放大器的正(或负)输入端也会产生很大跳变，导致M104(或M103)的电流变大，通过电流采样电路M115，116，117，118(或M119，120)使n1点电位下降(或n2点电位提高)，最后M1p(或M1n)导通，产生新的CL充(放)电回路，使得摆率得到提高。

图5为现有技术中的带摆率增加电路和不带摆率增加电路误差放大器分别应用于快速响应buck系统暂态过程的仿真结果：图5中在20us处有一个负载跳变，曲线1为用带摆率增加电路误差放大器的buck系统输出电压波形，曲线2为用不带摆率增加电路误差放大器的buck系统输出电压波形；很明显，使用带摆率增加电路误差放大器的buck系统的暂态过程大大缩短。

然而，由于在正常工作模式(核心放大器正负输入端相等)和负载跳变模式的切换中，驱动管的栅极电位变化区间小(非轨到轨)，所以驱动管在跳变模式下不能为核心放大器的负载提供足够大的额外电流，对整个误差放大器摆率提高的能力是有限的。现有技术没有能够提出一种拥有更大摆率的误差放大器。

发明内容

本发明提供了一种误差放大器，对现有技术的误差放大器进行了改进，能够应用于快速响应buck系统，获得了更大的摆率，从而使得快速响应buck系统的暂态过程更短。

一种误差放大器，包括OTA电路和摆率增加电路，所述的摆率增加电路包括电流检测电路和驱动电路，所述的电流检测电路的输入端与OTA电路的输入端的负载相接、输出端与驱动电路的输入端相接；所述的驱动电路输出附加电流至OTA电路的输出端，其特征在于，

所述的电流检测电路包括与OTA电路的正输入端的负载相接的第一检测电路以及与OTA电路的负输入端的负载相接的第二检测电路；

所述的驱动电路包括与第一检测电路输出端相连的第一反相器组、与第二检测电路输出端相连的第二反相器组、与第一反相器组的输出端相连的第一驱动管和与第二反相器组的输出端相连的第二驱动管；所述的第一驱动管和第二驱动管的输出端均与OTA电路的输出端相接。

下面介绍本发明一种误差放大器的优选技术方案。

进一步地，所述的第一检测电路包括MOS管M212、与MOS管M212共漏的MOS管M213、与MOS管M213电流镜连接的MOS管M214以及栅极接外部偏置电压的MOS管M215；MOS管M213与OTA电路的正输入端构成电流镜连接，第一检测电路的输出端为MOS管M212和MOS管M213的共漏端；

所述的第二检测电路包括MOS管M221、MOS管M222、与MOS管M222共漏的MOS管M223、与MOS管M223构成电流镜连接的MOS管M225以及与MOS管M225共漏的MOS管M224；所述的MOS管M221与OTA电路的负输入端构成电流镜连接，所述的MOS管M224的栅极接外部偏置电压；第二检测电路的输出端为MOS管M222和MOS管M223的共漏端。