[发明专利]一种带有线损补偿的开关电源电路

说明书

本发明涉及一种带有线损补偿的开关电源电路，包括集成在芯片内的VCCS模块、误差比较器EA、PWM比较器、LOGIC模块、Driver模块、Buffer模块、第一电容、第一电阻、第二电容、第二电阻、第三电容、第三电阻、第四电阻及设在PCB板上的电感和第四电容，Buffer模块的正输入端连接EA的输出端，Buffer模块的负输入端与输出端相连，第二电阻和第二电容串接后将第二电阻的一端连接至Buffer模块的输出端，并在第二电阻和第二电容之间引出支路连接VCCS模块的输入端，第三电阻和第四电阻串接后将第三电阻的一端连接在电感和第四电容之间，并在第三电阻和第四电阻之间引出支路连接EA的负输入端，在电感和第四电容之间引出支路作为开关电源的输出端。本电路缩小了PCB的面积，降低成本。

技术领域

本发明涉及集成电路设计技术领域，尤其涉及一种带有线损补偿的开关电源电路。

背景技术

目前，带有线损补偿的开关电源电路如图1所示，与普通的开关电源电路相比增加了压控电流源VCCS（Voltage Controlled Current Source）模块，普通的开关电源电路输出电压为Vout1=Vref*(Rf1+Rf2)/Rf2，而带有线损补偿的开关电源电路输出电压为Vout2=Vref*(Rf1+Rf2)/Rf2+I1*Rf1=Vout1+I1*Rf1。其中，压控电流I1正比于误差比较器EA的输出电压VEAO，而电压VEAO正比于开关电源的输出电流Io，即压控电流I1正比于输出电流Io。带有线损补偿的开关电源的输出电压Vout2随输出电流Io的增大而增大。

在普通的开关电源环路补偿中，主极点为f_p0=1/(2π)，穿越频率极点为f_cross=1/(2π*Rf1||Rf2*Cff)，其中，Rf1||Rf2是表示Rf1和Rf2两个电阻并联。误差比较器EA输出处存在极点：f_p2=1/[2π*C1/(y*gm)]，其中，y=Rf2/ (Rf1+Rf2)，gm为误差放大器EA的等价跨导。极点f_p2的位置在f_cross附近，将开关电源环路的相位裕度进一步优化。同时误差放大器EA的输出处生成一个零点f_z1=1/(2π*R1*C1)，并且f_z1=f_p0，抵消掉LC输出部分双重极点中的一个。

通常情况下，穿越频率极点f_cross设置在电路开关频率f₀的1/3处或1/6处，则开关电源电路既可以稳定工作，又能有比较高的环路带宽，同时也可以快速响应负载和输入电源的变化。但是在引入线损补偿模块后，线损补偿环路若要稳定工作则需要将此极点f_cross调整到f₀的1/10或1/20处，同时极点f_p2也需要做相应的调整，这将严重降低开关电源的环路带宽。而在电阻Rf1处还存在一个零点f_z2=1/(2π*Rf1*Cff)，并且f_z2处于主极点f_p0和穿越频率极点f_cross之间，它将极大地改善开关电源环路的带宽。

然而在图1所示的带有线损补偿的开关电源的电路中，电感L0、电容C0、电容Cff、电阻Rf1和电阻Rf2都处于集成电路芯片的外部，构成了PCB（印刷电路板）上的分立器件，近些年来集成电路发展的趋势就是逐渐减少PCB上的分立器件，并将这些分立器件尽可能地集成到芯片的内部。这样做的优势包括：1）减少分立器件的数量，降低成本，以应对分立器件日益上涨的价格；2）减小PCB面积，有利于减小芯片应用设备的体积，更有助于其小型化、便携化。然而针对图1中的分立器件，电感L0和电容C0因为量级太大，目前还无法实现集成，电阻Rf1和电阻Rf2本可以集成到芯片内部，但因为电容Cff的影响而无法实现，因为电容Cff的容值较大，集成到芯片内部将严重影响芯片的面积成本。因此，有必要对现有的带有线损补偿的开关电源电路结构进行优化改进。

发明内容