一种降压型开关电源转换器电路的制作方法

所属技术领域

本发明涉及一种降压型开关电源转换器电路，适用于电源领域。

背景技术：

随着电子技术的不断发展，智能手机、平板电脑、mps、数码相机等产品己经深入到我们日常生活中。低功耗电子产品的使用缩小了世界的范围，使得人与人的交往变的更加容易。同时，电子产品也丰富了人们的课余生活，提高了生活的乐趣。然而，要求电子产品具有高的续航能力和小的电池体积却成为产品设计中一对突出矛盾。传统上的电池设计方案，电池的体积会与其续航能力成正比，也就是如果要求具有高续航能力，则设计的电池体积会很大，不便于便携式电子产品的推广和使用。因此设计便携式电子产品，需要重新考虑电源的设计，使得电源既具有高续航能力，又具有体积小、易携带、产品开发周期短等特点。相比传统的电源设计，集成化电源设计成为提高电源效率的一种主要趋势。随着各种转换器芯片功能的集成密度不断提高，大部分转换器芯片内部都具备了电源管理的功能，因此产品厂商就可以避免用分立元件搭建电源管理转换器，避免了系统外的电路设计，降低系统成本。

目前电池存储能力己经成为阻碍电子通信领域和计算机相关电子产品进一步发展的主要问题，因此需要在电源管理及供电方案上给出解决办法。

技术实现要素：

本发明提供一种降压型开关电源转换器电路，电路结构较为紧凑，体积较小，电路工作稳定，适应性好，极大地降低了功率损耗，提高了工作效率，具有良好的抗干扰性和可靠性。

本发明所采用的技术方案是：

降压型开关电源转换器电路由高阶非线性曲率补偿基准电压电路、分段线性斜坡补偿电路、误差放大器电路、箝位模块电路组成。

所述高阶非线性曲率补偿基准电压电路主要由零温度系数电流iz产生电路、正温度系数电流产生电路、高阶非线性曲率补偿电路、启动电路和基准电压产生电路构成。零温度系数电流产生电路产生iz，iz通过基准产生电路产生一阶基准电压源。正温度系数电流产生电路生成正温度系数电流ip，ip流过高阶非线性曲率补偿电路后产生高阶曲率补偿电压。通过叠加上述两个电压得到低温度系数的基准电压源。启动电路使基准摆脱兼并点，基准正常工作后，启动电路关闭。

blocki为启动电路，mos管mn1～mn3和mp1～mp3构成了基准的启动电路。起始阶段，mnl～mn3导通，将mp3的栅极电压拉低，从而mp3导通，使电流流过基准电路，从而摆脱兼并点。当基准电路正常工作后，mp1导通，将mp2的栅极电压拉高，mp2截止，此时没有电流能流入电路，启动过程结束。block2是零温度系数电流产生电路。r1、r2和ql构成一个vbe1倍增电路。block3为正温度系数电流产生电路。电路采用威尔逊电流镜方式，实现b点和c点电压相同，避免了使用运算放大器，节省了版图面积。

所述分段线性斜坡补偿电路为四段线性斜坡电路，将m1和m2、m3和m4,m5和m6组成的差分对管分别命名为a1，a2，a3，vrl,vin作为比较电压接到三个差分对的一端，当vcap从零不断增大时，al，a2，a3依次产生不同的输出电流，从而形成四阶非线性斜坡补偿电流。

所述误差放大器(ea)的电路采用对称结构的跨导运算放大器(ota)。输入对管采用对称结构，负载采用电流镜结构，最后通过电流比较输出高低电平，完成双端输入转单端输出功能。

所述箝位模块电路中，vh为高箱位电位，iramp为斜坡补偿电流，电阻r2的阻值等于峰值电流比较模块中变化斜坡补偿电压的电阻，从而得到和斜坡补偿电压相等的电压，进而抵消掉斜坡补偿对箱位电路的衰减作用。m2和m3组成源极耦合比较器进行比较运算，将输入中较低的电位输出。当err电位低于vh电位时，m2导通，m3截止，m2接成源跟随器的形式。

本发明的有益效果是：电路结构较为紧凑，体积较小，电路工作稳定，适应性好，极大地降低了功率损耗，提高了工作效率，具有良好的抗干扰性和可靠性。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的高阶非线性曲率补偿基准电压电路。

图2是本发明的分段线性斜坡补偿电路。

图3是本发明的误差放大器电路。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1，高阶非线性曲率补偿基准电压电路主要由零温度系数电流iz产生电路、正温度系数电流产生电路、高阶非线性曲率补偿电路、启动电路和基准电压产生电路构成。零温度系数电流产生电路产生iz，iz通过基准产生电路产生一阶基准电压源。正温度系数电流产生电路生成正温度系数电流ip，ip流过高阶非线性曲率补偿电路后产生高阶曲率补偿电压。通过叠加上述两个电压得到低温度系数的基准电压源。启动电路使基准摆脱兼并点，基准正常工作后，启动电路关闭。

blocki为启动电路，mos管mn1～mn3和mp1～mp3构成了基准的启动电路。起始阶段，mnl～mn3导通，将mp3的栅极电压拉低，从而mp3导通，使电流流过基准电路，从而摆脱兼并点。当基准电路正常工作后，mp1导通，将mp2的栅极电压拉高，mp2截止，此时没有电流能流入电路，启动过程结束。block2是零温度系数电流产生电路。r1、r2和ql构成一个vbe1倍增电路。block3为正温度系数电流产生电路。电路采用威尔逊电流镜方式，实现b点和c点电压相同，避免了使用运算放大器，节省了版图面积。

如图2，分段线性斜坡补偿电路为四段线性斜坡电路将m1和m2、m3和m4,m5和m6组成的差分对管分别命名为a1，a2，a3，vrl,vin作为比较电压接到三个差分对的一端，当vcap从零不断增大时，al，a2，a3依次产生不同的输出电流，从而形成四阶非线性斜坡补偿电流。

如图3，误差放大器(ea)的电路采用对称结构的跨导运算放大器(ota)。输入对管采用对称结构，负载采用电流镜结构，最后通过电流比较输出高低电平，完成双端输入转单端输出功能。

箝位模块电路中，vh为高箱位电位，iramp为斜坡补偿电流，电阻r2的阻值等于峰值电流比较模块中变化斜坡补偿电压的电阻，从而得到和斜坡补偿电压相等的电压，进而抵消掉斜坡补偿对箱位电路的衰减作用。m2和m3组成源极耦合比较器进行比较运算，将输入中较低的电位输出。当err电位低于vh电位时，m2导通，m3截止，m2接成源跟随器的形式。

技术特征：

技术总结
一种降压型开关电源转换器电路，适用于电源领域。降压型开关电源转换器电路由高阶非线性曲率补偿基准电压电路、分段线性斜坡补偿电路、误差放大器电路、箝位模块电路组成。电路结构较为紧凑，体积较小，电路工作稳定，适应性好，极大地降低了功率损耗，提高了工作效率，具有良好的抗干扰性和可靠性。

技术研发人员：史树元
受保护的技术使用者：史树元
技术研发日：2016.07.11
技术公布日：2018.01.19