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（voltagecontrolledcurrentsource）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fp0=1/(2π
通常情况下，穿越频率极点fcross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fcross调整到f0的1/10或1/20处，同时极点fp2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fz2=1/(2π*rf1*cff)，并且fz2处于主极点fp0和穿越频率极点fcross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。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种结构优化的带有线损补偿的开关电源电路，在电路中去掉了补偿电容cff，并将电阻rf1和电阻rf2集成到了芯片内部，简化芯片外围电路，缩小了pcb的面积，并也降低了成本。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为，一种带有线损补偿的开关电源电路，包括集成在开关电源转换电路芯片内部的压控电流源（vccs）模块、误差比较器ea、pwm（脉冲宽度调制）比较器、logic（逻辑计算）模块、driver（驱动）模块、buffer（缓冲）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、第四电阻以及设置在pcb板上的电感和第四电容，所述vccs模块的输出端连接误差比较器ea的负输入端，误差比较器ea的正输入端接入参考电压信号，ea的输出端连接pwm比较器的负输入端，pwm比较器的正输入端接入锯齿波电压信号，pwm比较器的输出端连接logic模块的输入端，logic模块的输出端连接driver模块的输入端，driver模块的输出端连接电感的一端，电感的另一端连接第四电容的一端，第四电容的另一端接地，第一电容和第一电阻串接后将第一电容的一端连接至pwm比较器的负输入端，而将第一电阻的一端接地，buffer模块的正输入端连接误差比较器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，而将第二电容的一端接地，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，而将第四电阻的一端接地，并在第三电阻和第四电阻之间引出支路连接误差比较器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。
作为本发明的一种改进，所述buffer模块采用一个比较器进行设计，输入信号接比较器的正端，输出信号接比较器的负端。
作为本发明的一种改进，所述第一电容、第二电容、第三电容均为芯片内的集成电容，第四电容采用电解电容，其中，第一电容的正极连接pwm的负输入端，负极连接第一电阻，第二电容的正极连接第二电阻，负极接地，第三电容的正极连接pwm的负输入端，负极接地，第四电容的正极连接电感，负极接地。
作为本发明的一种改进，所述第一电容的取值范围是50pf～100pf。
作为本发明的一种改进，所述第二电阻的取值范围是1mω~10mω，所述第二电容的取值范围是10pf~50pf。
作为本发明的一种改进，所述第三电容处产生的极点fp3为fp3=1/(2π*r1*c3)，fp3位于穿越频率fcross附近，用来优化环路的相位裕度。
作为本发明的一种改进，所述的开关电源电路的穿越频率极点fcross为fcross=1/[2π*c1/(y*gm)]，其中，y=rf2/(rf1+rf2)，gm为误差放大器ea的等价跨导，穿越频率极点fcross设置在电路开关频率f0的1/3处，因此开关电源环路的带宽得到了大幅提高。
作为本发明的一种改进，所述第二电阻和第二电容处产生的极点fpa为fpa=1/(2π*r2*c2)，fpa位于电路开关频率f0的1/20处。极点fpa与主极点fp0=1/(2π
相对于现有技术，本发明所提出的开关电源电路整体结构设计巧妙，通过减少芯片外围的分立器件（即去掉了补偿电容cff，并将电阻rf1和电阻rf2集成到了芯片内部）简化了芯片外围电路，缩小了pcb板的面积，降低成本的同时更利于应用设备的小型化和便携化；由于在电路中增加第三电容而引入极点fp3优化了开关电源环路的相位裕度，另外电路中设置的第二电阻和第二电容所引入的极点fpa稳定了线损补偿环路，同时电路中的buffer模块隔离开了线损补偿环路中的极点fpa对开关电源环路的影响。
附图说明
图1为现有技术的带有线损补偿的开关电源环路结构。
图2为本发明所提出的带有线损补偿的开关电源电路结构。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解和认识，下面结合附图对本发明作进一步描述和介绍。
如图2所示，一种带有线损补偿的开关电源电路，包括集成在开关电源转换电路芯片内部的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c1、第一电阻r1、第二电容c2、第二电阻r2、第三电容c3、第三电阻rf1、第四电阻rf2以及设置在pcb板上的电感l0和第四电容c0，所述vccs模块的输出端连接误差比较器ea的负输入端，误差比较器ea的正输入端接入参考电压信号，ea的输出端连接pwm比较器的负输入端，pwm比较器的正输入端接入锯齿波电压信号，pwm比较器的输出端连接logic模块的输入端，logic模块的输出端连接driver模块的输入端，driver模块的输出端连接电感l0的一端，电感l0的另一端连接第四电容c0的一端，第四电容c0的另一端接地，第一电容c1和第一电阻r1串接后将第一电容c1的一端连接至pwm比较器的负输入端，而将第一电阻r1的一端接地，buffer模块的正输入端连接误差比较器ea的输出端，buffer模块的负输入端与输出端相连，第二电阻r2和第二电容c2串接后将第二电阻r2的一端连接至buffer模块的输出端，而将第二电容c2的一端接地，并在第二电阻r2和第二电容c2之间引出支路连接vccs模块的输入端，第三电阻rf1和第四电阻rf2串接后将第三电阻rf1的一端连接在电感l0和第四电容c0之间，而将第四电阻rf2的一端接地，并在第三电阻rf1和第四电阻rf2之间引出支路连接误差比较器ea的负输入端，在电感l0和第四电容c0之间引出支路作为开关电源的输出端。
其中，所述buffer模块采用一个比较器进行设计，输入信号接比较器的正端，输出信号接比较器的负端。
所述第一电容c1、第二电容c2、第三电容c3均为芯片内的集成电容，第四电容c0采用电解电容，其中，第一电容c1的正极连接pwm的负输入端，负极连接第一电阻r1，第二电容c2的正极连接第二电阻r2，负极接地，第三电容c3的正极连接pwm的负输入端，负极接地，第四电容c0的正极连接电感l0，负极接地。
由此可知，本发明所提出的开关电源电路的主极点依然是：
fp0=1/(2π
穿越频率极点fcross为
fcross=1/[2π*c1/(y*gm)]
其中，y=rf2/(rf1+rf2)，gm为误差放大器ea的等价跨导，穿越频率极点fcross设置在电路开关频率f0的1/3处，因此开关电源环路的带宽得到了大幅提高。并且仅需要较小的第一电容c1的容值就可以得到fcross的频率值，优选的是，所述第一电容c1的取值范围是50pf～100pf。
电路中第三电容c3处产生的极点fp3为fp3=1/(2π*r1*c3)，fp3位于穿越频率fcross附近，用来优化环路的相位裕度。
误差比较器ea输出端产生的零点为：
fz1=1/(2π*r1*c1)
零点fz1依然用来抵消lc输出部分双重极点中的一个。
另外，电路中的第二电阻r2和第二电容c2处产生的极点fpa为：
fpa=1/(2π*r2*c2)
fpa位于电路开关频率f0的1/20处。极点fpa与主极点fp0=1/(2π
此外，在电路中引入buffer模块b1，隔离开了极点fpa与开关电源的环路，所以低频率的极点fpa不会影响到开关电源环路的稳定性和环路带宽。
综上所述，本发明通过对现有的带有线损补偿的开关电源电路的优化改进，去掉了补偿电容cff，同时将电阻rf1（即第三电阻rf1）和电阻rf2（即第四电阻rf2）集成到了芯片内部，降低了芯片外围分立器件的数量和成本。同时又能保证开关电源环路和线损补偿环路都能稳定地工作。
本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。