[发明专利]一种实现非对称反馈放大的开关稳压器

说明书

技术领域：

本发明涉及一般的开关稳压器，更特别的是，本发明中开关稳压器使用不对称的反馈放大电路，并且提供一种操作方法。

背景技术：

广泛的三端线性稳压器集成电路，可提供恒定的电源电压以调节线路和负载的变化。众所周知，这样的稳压器是低效的，而且具有线性稳压器电路，它不可能得到比输入电压更高的输出电压。

集成电路开关稳压器已经可以实现。这种稳压器采用脉冲宽度调制的开关电路，其中的调节是通过一个有源反馈网络采样输出电压，并产生一个电压以控制调节切换器的脉冲宽度。开关稳压器可以获得高于输入电压的输出电压，并且该电压是高效的。

有源反馈电路所在的开关稳压器中遇到的问题是，在提供输入电源或短路被删除时他们受到输出电压的制约。这是由典型的反馈网络的响应速度慢造成的。响应速度慢是必要的，以确保稳压器不振荡。

已经有一些解决方案以防止或减少输出电压过冲。这些解决方案通常是不令人满意的，因为它们需要额外的元件，并且不在所有的条件下都工作，或者需要额外的管脚被添加到集成电路中。

发明内容：

本发明的一个目的是提供一种改进的开关稳压器和一种操作方法。

本发明的另一个目的是为开关稳压器提供一种改进的反馈误差放大器。

本发明的再一个目的是为开关稳压器提供一个反馈放大器，并且具有不对称的转换率。

本发明的再一个目的是提供一种开关稳压器，其中过冲被最小化，并且可以在所有条件下工作，这样导致过冲不需要集成电路中的额外引脚或者额外的部件。

本发明的技术解决方案：

本发明的上述内容和其它目的通过一个开关稳压器实现，它接收一个输入电压，并提供一个稳定的输出电压。该稳压器包括一个脉冲宽度调制的开关电路，该电路响应于一个反馈误差信号以调节输出电压。一个跨导误差放大器对输出电压进行采样，将其与参考电压进行比较，并提供误差反馈信号。跨导放大器的装置包括提供一个比正的压摆率更高的负压摆率，以尽量减少过冲。

对比专利文献：CN202854636U新型稳压器201220571447.0

附图说明：

根据下面的附图和详细的描述，本发明的目的和特点将得到更充分的体现，其中：

图1为根据时间变化的输出电压函数，此时输入功率被提供或者输出短路被剔除；

图2为一个开关稳压器的示意性框图；

图3为根据本发明得到的一个优选的非对称跨导误差放大器示意图；

图4为非对称的跨导误差放大器的另一个实例示意图；

图5为非对称的跨导误差放大器的另一个不同的实例示意图。

具体实施方式：

图1示出了传统的开关稳压器升高后，作为时间的函数的输出电压。可以看出，输出电压以基本上恒定的速率斜升。然而，输出电压过冲调节输出电压。反馈电压控制开关稳压器使得过电压斜坡回落。

图2示出了一个开关稳压器，它包括一个开关网络11，转变输入的直流电压，以形成矩形波，它能够适当地过滤，以提供输出电压。通过调制或控制响应于在端子12的输入反馈误差信号的矩形波的脉冲宽度来调节输出电压的振幅。通过采样电阻器13和14两端的输出电压，并且应用的采样输出作为误差放大器16的一个输入，以产生反馈信号。它的另一个输入是一个参考电压。误差放大器是优选的一个跨导型放大器，它的小信号输出电压Vout由(Gm)(Zload)(Vin)给出，其中(Zload)是外部元件Cc和Rc的阻抗。过驱动时，放大器的压摆率限制条件（恒定输出电流）在Cc上的电压随时间线性增加。误差放大器16的控制电压Vout在端子12上。

如上所述，开关稳压器一般在启动时或在输出短路除去后的过冲下运作。为产生过冲的数学模型，进行了以下假设。输出压摆率由稳压器的输出电流和输出电容限制，dVout/dt=Ilim/Cout。因此，斜坡上升时间(T)为(Cout)(Vout)/(Ilim)。在这段时间内，误差放大器的输出将在正摆限制(SR+)，并且实现电容器Cc的电压值等于(SR+)(T)。在过冲时间(ΔT)内，误差放大器的输出必须摆负，直到它降低开关输出电流为零。因此，ΔT等于(SR+)(T)/(SR-)。过冲电压可从过冲的时间和稳压器的输出压摆率得出，可以发现：