一种新颖的限流比较器的设计
来源: 作者: 发布时间:2015-10-14 07:02:20 浏览量:1 引言
近年来,LDO(Low Dropout)线性稳压器和DC/DC 变换器等电源管理芯片已广泛应用于便携式电子系统中 [1]。但是,开关稳压器相对线性稳压器降低了平均输入电流,提高了效率[2-3]。Step-Down 电源属于DC/DC 变换器中的降压变换器,它的主要缺点是,在轻载时比如手机待机时,静态电流较高,显著降低了电感量电池的使用寿命,所以在低负载条件下,我们通过PFM 限流比较器来控制芯片使之进入Idle 模式,这样就大大延长了电池扁平线圈电感寿命,提高了芯片的效率。
2 本文采用的DC-DC 降压变换器电路结构
本文采用的DC-DC 降压变换器结构采用同步校正器代替传统的二极管,极大地提高了DC-DC 降压变换器的效率,可达到95%左右。芯片的输入电压位于2.7V 至5V 之间,可工作在以下四种模式:固定频率的强制PWM 模式,同步PWM 模式,idle 模式,关断模式。
3 PFM 限流比较器的设计
3.1 比较器输入级的设计
比较器输入级为射级耦合的差分输入级。
图1 比较器的输入级
由上图可知,
(1)
(2)
则iC1可以近似为
(3)
同理
(4)
可求得差分跨导为:
(5)
在室温下, T V =26mV , 所以运放跨导等于
(6)
此外,电阻R15,R16作为运放负载,可得出放大器输入级增益表达式如下:
(7)
3.2 比较器中间级
比较器中间级由D,E 输入,A 输出。MP724,MP725 的作用是减小A 点电压的变化幅度,使得比较器具有较短的瞬态响应时间和较快的速度。
现在计算折叠共源共栅运放的小信号电压增益,因为|Av|= GmRout ,我们必须计算Gm 和Rout ,而
(8)
(9)
所以, V 2 A 表达式如下:
(10)
图2 比较器中间级
3.3 比较器输出级
比较器的输出级(Active Load inverter)由A 输入,B 输出(图3),进一步提高放大器的增益,
(11)
因此,放大器总的增益AV 表达式如下:
(12)
图3 PFM 限流比较器电路图
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