基于降压DC转换器的误差放大器的设计

摘 要： 结合Buck型DC-DC转换器的工作原理，从系统的稳定性和响应速度要求出发，提出一种高性能误差放大器及环路补偿方案。该误差放大器具有高的共模抑制CMRR和高的电源抑制比PSRR。电路结构采用CSMC 0.5 μm BCD工艺，仿真结果表明，该误差放大器共模抑制比为106 dB，电源抑制比为129 dB，其性能良好，满足DC-DC转换器的系统需要。

关键词： 误差放大器；DC-DC转换器；电流抵消技术；环路补偿

0 引言

随着当今电子产品向小型化和智能化方向发展，电子设备对电源的需求变得多样化和复杂化。相比于线性电压调整器的大体积和低效率，DC-DC转换器的效率高、体积小、可靠性高等特点使其被广泛用于电源系统，并且成为超大规模集成电路系统不可或缺的一部分。

依照拓扑结构不同，DC-DC转换器可以分为升压型(Boost)、降压型(Buck)、升降压型(Buck-Boost)，依照调制模式的不同可以分为脉冲宽度调制(PWM)、脉冲频率调制(PFM)、混合调制模式(PWM/PFM)[1]。

在DC-DC转换器中，误差放大器是其中非常重要的电路模块，是系统成功的保证。本文在保持电流模式DC-DC转换器的性能和系统稳定性的基础上，设计了一款满足需求的高性能误差放大器。

1 DC-DC变换器控制原理

电流模式DC-DC转换器控制拓扑如图1所示。电路主要包括PWM控制电路、功率管(M1、M2)、电感、电容、反馈电阻。PWM控制电路主要包括误差放大器、斜坡补偿、PWM电流比较器、振荡器、软起动电路。

误差放大器通过反馈电阻检测输出电压的变化，与基准产生的Vref进行比较，得到误差放大信号Vea，Vea与振荡器产生的锯齿波信号通过斜坡补偿电路得到斜坡电流信号。Rsense检测输出电感电流，与斜坡电流信号叠加之后作为PWM比较器的输入，产生占空比可变的PWM信号，再经过驱动模块控制功率管的通断，从而实现电流模式DC-DC控制器反馈回路的控制，稳定输出电压。

2 误差放大器电路

本文在传统OTA的基础上进行改进，提出一种更满足变换器需求的高性能误差放大器。相比于传统的OTA结构，该误差放大器在结构上主要有以下特点：(1)采用电流抵消技术[2]来提高增益；(2)跨导恒定；(3)电路输入级采用偏置电流消除结构；(4)宽的输入共模电压范围；(5)包含软起动电路。具体电路实现如图2所示。

基于低失调电压考虑，该误差放大器采用对称差分结构，主要由三部分(差分输入级、电流镜输出级、尾电流偏置级)实现。

差分输入级由Q2～Q6、R1～R4、M5～M14组成。将Q2～Q4 3个源随器作输入端可以扩大输入共模范围，具体过程如下：当转换器上电时Vfb和Vss比较小，此时ctrl开启，M5、M6、M13、M14电流流过R1、R2，抬高Q5、Q6基极电压，保证其正常工作，从而提高了共模下限范围。并将差分输入对管Q5、Q6的M值设为2，采用同质心结构，可以提高匹配度，进一步减小失调电压。

R3和R4的作用是使电路输入跨导可以精确控制，设R3=R4=R，gm5R>>1，则输入级跨导gm为：

由于电阻阻值大小易于控制，这样可以方便控制gm的大小，以控制输出电流的能力。

输入级负载采用4个PMOS管M9～M12组成的交叉结构，其作用有：(1)可以构成正反馈结构，加速电路响应时间。具体实现过程如下：假如V1点有个电压降低，则M11电流会增加，V2电压上升，M10电流减小，进一步使V1降低，从而加快电路反应速度。(2)可以看成将一组正向和一组负向二极管的连接，以实现其等效电阻从1/gm到无穷大之间的任意阻值：

误差放大器的尾电流偏置级由M22～M27组成，采用Self-Cascode结构，相比于单管，可以节省面积，提高输出阻抗。

由前面分析可得，该误差放大器差模增益为：

可见，如果M18和M20、M19和M21匹配，则电路的CMRR和PSRR将会趋于无穷大。而实际值是有限的，主要原因是电路中器件的不匹配。如果提高器件匹配度，则可提高CMRR、PSRR值。

为什么这个运放同相端与输出端接了个电阻？其中R19连接着同相端与输出，这是何解？实在想不出来原因迟滞比较器，防止扰动电压搞的IC死去活来。
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书白念了。
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防止扰动电压搞的IC死去活来
斑竹的这句话真过瘾3#

周洁敏教授讲的：“”PFC电感计算”用AP法求磁芯，


AP法求磁芯公式如上。等式左边有德尔塔B，由于德尔塔B=2BK.带入式中变成等号右边的形式，请问等式分母中的k值怎么计算的。
暈了~式中的B应该是磁芯本身的Bm，从磁滞回线可

合理设计板内地线布局通常一块印制电路板都有若干个单元电路，板上的地线是用来连接电路各单元或各部分之间接地的。板内地线布局主要应防止各单元或各部分之间的全电流共阻抗干扰。
（1）各部分（必要

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