[发明专利]一种具有高负载调整率的快速瞬态响应DC-DC开关变换器

说明书

技术领域

本发明涉及开关电源变换器中的中负载瞬态响应和负载调整率，尤其涉及一种具有高负载调整率的快速瞬态响应DC-DC开关变换器，它能够提高开关变换器输出电压的瞬态响应速度，并且能够减小输出电压的稳态差幅度从而提高负载调整率。

背景技术

现今，大量智能终端和手持设备的应用对开关变换器的负载电流突变和输出快速瞬态响应提出了越来越高的要求。为了节省能量从而延长电池使用寿命，微处理器经常需要在不同的工作状态如“睡眠模式”、“正常工作”等等之间快速切换，这就要求供电电源的输出具有快速瞬态响应的能力以满足负载突变需求。传统的开关变换器线性控制网络虽然技术实现控制方式简单，但瞬态响应很难满足现今的负载突变要求，所以必须要增加瞬态响应速度提升装置。

发明内容

本发明提供一种具有高负载调整率的快速瞬态响应DC-DC开关变换器，采用无大电容补偿的低增益误差放大器，提高了瞬态响应速度。与此同时，低增益结构会造成负载调整率较差，为保证瞬态响应速度，在开关变换器结构中增加负载调整率提高装置，提高了输出电压的精度。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种具有高负载调整率的快速瞬态响应DC-DC开关变换器，其特征在于：当开关变换器的负载发生突变时，采用无大电容补偿的低增益差分输入、差分输出DIDO误差放大器并在其输出端叠加随负载改变的直流电平，经过脉宽调制器快速调节输出电压并提高负载调整率；设有电流检测电路、斜坡补偿电路、脉宽调制器、BUCK拓扑电路、误差放大器以及电压检测器，误差放大器和电压检测器采样BUCK拓扑电路的输出电压V_OUT并分别与参考电压V_REF比较，误差放大器及电压检测器的输出信号叠加输入到脉宽调制器，电流检测电路检测BUCK拓扑电路中的电感电流，斜坡补偿电路产生的周期性斜坡信号与电流检测电路的输出端信号叠加输入到脉宽调制器的输入端，脉宽调制器的输出端控制BUCK拓扑电路中的功率管栅信号，其中：电流检测电路、斜坡补偿电路、BUCK拓扑电路采用常规电路；

误差放大器包括两级差分输入、输出电路，第一级差分输入、输出电路包括差分输入PMOS对管M₁、M₂、PMOS管电流源M₉以及负载R₁、R₂；第二级差分输入、输出电路包括差分输入PMOS对管M₃、M₄、PMOS管电流源M₁₀以及负载R₃、R₄；PMOS管电流源M₉和M₁₀的栅极均连接偏置电压V_BAS1，M₉源极接电源VDD，M₉漏极与差分对管M₁和M₂的源极连接在一起，M₁栅极连接BUCK拓扑电路的输出V_OUT，M₁漏极与负载R₁的一端以及第二级差分输入M₃管的栅极连接在一起，M₂栅极连接参考电压V_REF，M₂漏极与负载R₂的一端以及第二级差分输入M₄管的栅极连接在一起；M₁₀源极连接电源电压VDD，M₁₀漏极与输入差分对管M₃及M₄的源极连接在一起，M₃管漏极接负载R₃的一端，此端作为误差放大器输出负端V_EA-，M₄管漏极连接负载R₄的一端，此端作为误差放大器输出正端V_EA+，负载R₁、R₂、R₃及R₄的另外一端均接地；