本發(fā)明涉及集成電路技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種開關(guān)電源的反饋信號(hào)的放大電路。

背景技術(shù)：

眾所周知，開關(guān)電源系統(tǒng)中，控制電路需要對(duì)系統(tǒng)輸出的反饋信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)放大，再根據(jù)放大后產(chǎn)生的誤差信號(hào)調(diào)節(jié)系統(tǒng)輸出，從而形成穩(wěn)定的閉環(huán)控制。在開關(guān)電源系統(tǒng)的一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)，開關(guān)電源的反饋信號(hào)可以細(xì)分為如圖1所示的五個(gè)相位區(qū)間，分別為p1、p2、p3、p4和p5，反饋信號(hào)在p1相位區(qū)間處于穩(wěn)定的低電平，在p2相位區(qū)間快速上升，在p3相位區(qū)間處于不穩(wěn)定的高電平，在p4相位區(qū)間處于穩(wěn)定的高電平，此時(shí)可以反映系統(tǒng)輸出電壓，是有效信號(hào)，在p5相位處于不穩(wěn)定的低電平。僅在其中的p4相位區(qū)間內(nèi)的電壓值能有效反映系統(tǒng)輸出，需要放大電路對(duì)這個(gè)相位區(qū)間的信號(hào)當(dāng)作有效信號(hào)予以保留，對(duì)其他相位區(qū)間的信號(hào)當(dāng)作噪聲予以濾除。

對(duì)于傳統(tǒng)的開關(guān)電源的反饋信號(hào)的放大電路，通常對(duì)反饋信號(hào)在有效的相位區(qū)間內(nèi)采樣后再用比例放大電路放大得到誤差信號(hào)，為了使放大電路的速度滿足要求，往往采用不歸零的采樣方式，即每個(gè)周期的采樣電壓持續(xù)保持到下一個(gè)周期的采樣時(shí)刻。具體為，第一個(gè)開關(guān)周期在S1位置采樣，改變了采樣電容在第二個(gè)開關(guān)周期的初始狀態(tài)，導(dǎo)致第二個(gè)開關(guān)周期在S2位置采樣時(shí)，采樣值誤差發(fā)生變化，同時(shí)再次改變采樣電容在第三個(gè)開關(guān)周期的初始狀態(tài)，導(dǎo)致第三個(gè)開關(guān)周期在S3位置采樣時(shí)，采樣誤差再次變化。這種方式將控制環(huán)路設(shè)計(jì)成低速系統(tǒng)，雖然避免了電路速度的需求，但是會(huì)降低開關(guān)電源系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度；同時(shí)這種方式會(huì)使采樣誤差不斷累積，增加輸出紋波，極端情況會(huì)使系統(tǒng)穩(wěn)定性變差，并且誤差累積的效果會(huì)使系統(tǒng)響應(yīng)速度較慢。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中開關(guān)電源的反饋信號(hào)的放大電路使得開關(guān)電源系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度慢、輸出紋波較多并且系統(tǒng)不穩(wěn)定的缺陷，提供一種能夠提高開關(guān)電源系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度、降低輸出紋波并且提高穩(wěn)定性的開關(guān)電源的反饋信號(hào)的放大電路。

本發(fā)明是通過(guò)下述技術(shù)方案來(lái)解決上述技術(shù)問(wèn)題：

一種開關(guān)電源的反饋信號(hào)的放大電路，其特點(diǎn)在于，包括輸入電路和放大器電路；所述輸入電路包括第一輸入端、第二輸入端、第一輸出端、第一電容、第二電容、第一晶體管和第一電阻；所述第一輸入端用于接入所述開關(guān)電源的反饋信號(hào)，所述第一電阻和所述第一電容并聯(lián)，所述第一電阻的一端與所述第一輸入端連接，所述第一電阻的另一端與所述第一晶體管的漏極相連，所述第一晶體管的柵極接入所述第二輸入端，所述第二電容的一端接地，所述第二電容的另一端與所述第一晶體管的源極接至所述第一輸出端；當(dāng)所述反饋信號(hào)處于穩(wěn)定的低電平時(shí)，所述第二輸入端切換為高電平，當(dāng)所述反饋信號(hào)處于穩(wěn)定的高電平時(shí)，所述第二輸入端切換為低電平；所述第一輸出端與所述放大器電路的輸入端相連，所述放大器電路用于輸出誤差信號(hào)。

本方案中，采用歸零的采樣方式，通過(guò)控制信號(hào)控制第二輸入端的電平切換實(shí)現(xiàn)對(duì)第一晶體管的導(dǎo)通和斷開的控制。當(dāng)反饋信號(hào)在p1相位區(qū)間處于穩(wěn)定的低電平時(shí)，第一晶體管在控制信號(hào)即第二輸入端的信號(hào)的控制下切換到導(dǎo)通狀態(tài)，第二電容用作采樣電容，其存儲(chǔ)的電荷通過(guò)第一電阻釋放，實(shí)現(xiàn)采樣電容復(fù)位。當(dāng)反饋信號(hào)在在p2相位區(qū)間快速上升時(shí)，第一電容為第二電容提供交流充電通路，可以使得第一輸出端快速提高到最終的采樣電壓附近。當(dāng)反饋信號(hào)在p4相位區(qū)間處于穩(wěn)定的高電平時(shí)，第一晶體管在控制信號(hào)的控制下切換到斷開狀態(tài)，使第二電容在S2位置完成本次開關(guān)周期的采樣。當(dāng)反饋信號(hào)在p5相位處于不穩(wěn)定的低電平時(shí)，第一晶體管在控制信號(hào)的控制下維持?jǐn)嚅_狀態(tài)，此時(shí)誤差信號(hào)不會(huì)受到反饋信號(hào)波動(dòng)的影響。

通過(guò)這種方式，開關(guān)電源的反饋信號(hào)的放大電路可以在每次開關(guān)周期時(shí)間內(nèi)，完成采樣電容復(fù)位、采樣電壓快速建立、誤差信號(hào)穩(wěn)定輸出等一系列過(guò)程，保證每個(gè)開關(guān)周期的采樣都是獨(dú)立的，不會(huì)受到前面開關(guān)周期的采樣信息的影響，從而避免了采樣誤差的不斷累積，改善了開關(guān)電源系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度慢、輸出紋波較多并且系統(tǒng)不穩(wěn)定的問(wèn)題。

較佳地，所述輸入電路還包括第二電阻，所述第二電阻的一端與所述第一電阻的另一端相連，所述第二電阻的另一端接地。

本方案中，第一電阻和第二電阻對(duì)反饋信號(hào)進(jìn)行分壓處理，產(chǎn)生分壓后的反饋信號(hào)，該分壓后的反饋信號(hào)用于匹配放大器電路的輸入端的電壓需求。

較佳地，所述放大器電路包括放大器和反饋網(wǎng)絡(luò)，所述第一輸出端與所述放大器的反向輸入端相連；所述反饋網(wǎng)絡(luò)包括第三電容和第四電阻，所述第三電容和所述第四電阻并聯(lián)于所述放大器的反向輸入端和所述放大器的輸出端。

本方案中，當(dāng)反饋信號(hào)在p3相位區(qū)間處于不穩(wěn)定的高電平時(shí)，反饋信號(hào)包含一部分高頻噪聲成分，第三電容起到低通濾波的作用，使誤差信號(hào)中高頻噪聲成分降低，防止觸發(fā)后續(xù)電路誤動(dòng)作。

較佳地，所述放大器電路還包括第三電阻，所述第三電阻串聯(lián)于所述第一輸出端和所述放大器的反相輸入端。

本方案中，放大器對(duì)反饋信號(hào)放大，放大的比例由第三電阻和第四電阻的比例調(diào)節(jié)，采用模擬濾波器實(shí)現(xiàn)一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)精確的采樣放大。

較佳地，所述第一晶體管為NMOS(N型金屬-氧化物-半導(dǎo)體)管。

本發(fā)明的積極進(jìn)步效果在于：本發(fā)明提供的開關(guān)電源的反饋信號(hào)的放大電路通過(guò)歸零的采樣方式，可以在每次開關(guān)周期時(shí)間內(nèi)，完成采樣電容復(fù)位、采樣電壓快速建立、反饋信號(hào)噪聲濾除、誤差信號(hào)穩(wěn)定輸出等一系列過(guò)程，改善了開關(guān)電源系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度，降低輸出紋波，避免出現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定性問(wèn)題。

附圖說(shuō)明

圖1為開關(guān)電源的反饋信號(hào)的示意圖。

圖2為本發(fā)明一較佳實(shí)施例的開關(guān)電源的反饋信號(hào)的放大電路的電路圖。

具體實(shí)施方式

下面通過(guò)實(shí)施例的方式進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明，但并不因此將本發(fā)明限制在所述的實(shí)施例范圍之中。

如圖2所示，一種開關(guān)電源的反饋信號(hào)的放大電路，包括輸入電路101和放大器電路102。其中輸入電路101包括第一輸入端、第二輸入端、第一輸出端、第一電容C1、第二電容C2、第一晶體管M1、第一電阻R1和第二電阻R2，其中第一晶體管M1為NMOS管。

第一輸入端用于接入開關(guān)電源的反饋信號(hào)VFB，第二輸入端接入一外部控制信號(hào)Vsw，第一輸出端輸出第二反饋信號(hào)Vf2至放大器電路102，放大器電路102用于根據(jù)輸入的第二反饋信號(hào)Vf2輸出誤差信號(hào)Verr。

第一電阻R1和第一電容C1并聯(lián)，第一電阻R1的一端與第一輸入端連接，第一電阻R1的另一端與第一晶體管M1的漏極相連，第一晶體管M1的柵極接入第二輸入端，第二電容C2的一端接地，第二電容C2的另一端與第一晶體管M1的源極接至第一輸出端。當(dāng)反饋信號(hào)VFB處于穩(wěn)定的低電平時(shí)，第二輸入端在外部控制信號(hào)Vsw的控制下切換為高電平，控制第一晶體管M1切換為導(dǎo)通狀態(tài)；當(dāng)反饋信號(hào)VFB處于穩(wěn)定的高電平時(shí)，第二輸入端在外部控制信號(hào)Vsw的控制下切換為低電平，控制第一晶體管M1切換為關(guān)斷狀態(tài)；第二電阻R2的一端與第一電阻R1的另一端相連，第二電阻R2的另一端接地。

放大器電路102包括第三電阻R3、放大器AMP和反饋網(wǎng)絡(luò)1021，反饋網(wǎng)絡(luò)1021包括第三電容C3和第四電阻R4。第一輸出端與放大器AMP的反向輸入端相連；第三電容C3和第四電阻R4并聯(lián)于放大器AMP的反向輸入端和放大器AMP的輸出端。第三電阻R3串聯(lián)于第一輸出端和放大器AMP的反相輸入端，第二反饋信號(hào)Vf2經(jīng)第三電阻R3后產(chǎn)生求和電壓Vsum。求和電壓Vsum輸出至放大器AMP的反向輸入端，放大器AMP的同相輸入端接一參考電壓Vref，放大器電路102輸出誤差信號(hào)Verr。

本實(shí)施例提供的開關(guān)電源的反饋信號(hào)的放大電路改用歸零的采樣方式，當(dāng)反饋信號(hào)VFB在p1相位區(qū)間處于穩(wěn)定的低電平時(shí)，將第二電容C2的初始狀態(tài)復(fù)位，當(dāng)反饋信號(hào)VFB在p4相位區(qū)間處于穩(wěn)定的高電平時(shí)，第二電容C2完成對(duì)反饋信號(hào)的采樣，保證每個(gè)開關(guān)周期的采樣都是獨(dú)立的，不會(huì)受到前面開關(guān)周期的采樣信息的影響。改用這種方式后，第二電容C2在S2時(shí)刻采樣之前的初始狀態(tài)，由S1處的較高的電位變更為p1處的較低的電位，本放大電路提高了開關(guān)電源系統(tǒng)的響應(yīng)速度。

本實(shí)施例中，第一電阻R1和第二電阻R2對(duì)反饋信號(hào)VFB分壓，產(chǎn)生第一反饋信號(hào)Vf1。當(dāng)反饋信號(hào)在p1相位區(qū)間處于穩(wěn)定的低電平時(shí)，第一晶體管M1在外部控制信號(hào)Vsw的控制下切換到導(dǎo)通狀態(tài)，第二電容C2用作采樣電容，其存儲(chǔ)的電荷通過(guò)第一電阻R1和第二電阻R2釋放，實(shí)現(xiàn)采樣電容復(fù)位。當(dāng)反饋信號(hào)在在p2相位區(qū)間快速上升時(shí)，第一電容C1為第二電容C2提供交流充電通路，可以使第二反饋信號(hào)Vf2快速提高到最終的采樣電壓附近。

本實(shí)施例中，放大器AMP對(duì)第二反饋信號(hào)Vf2放大，放大的比例由第三電阻R3和第四電阻R4的比例調(diào)節(jié)。當(dāng)反饋信號(hào)VFB在p3相位區(qū)間處于不穩(wěn)定的高電平時(shí)，第二反饋信號(hào)Vf2也會(huì)包含一部分高頻噪聲成分，第三電容C3起到低通濾波的作用，使誤差信號(hào)Verr中高頻噪聲成分降低，防止觸發(fā)后續(xù)電路誤動(dòng)作。當(dāng)反饋信號(hào)VFB在p4相位區(qū)間處于穩(wěn)定的高電平時(shí)，第一晶體管M1在外部控制信號(hào)Vsw的控制下切換到斷開狀態(tài)，使第二電容C2在S2位置完成本次開關(guān)周期的采樣。當(dāng)反饋信號(hào)在p5相位處于不穩(wěn)定的低電平時(shí)，第一晶體管M1在外部控制信號(hào)Vsw的控制下維持?jǐn)嚅_狀態(tài)，此時(shí)誤差信號(hào)Verr不會(huì)受到反饋信號(hào)VFB波動(dòng)的影響。

通過(guò)這種方式，開關(guān)電源的反饋信號(hào)的放大電路可以在每次開關(guān)周期時(shí)間內(nèi)，完成采樣電容復(fù)位、采樣電壓快速建立、反饋信號(hào)噪聲濾除、誤差信號(hào)穩(wěn)定輸出等一系列過(guò)程，改善了開關(guān)電源系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，避免出現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性問(wèn)題。

雖然以上描述了本發(fā)明的具體實(shí)施方式，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，這僅是舉例說(shuō)明，本發(fā)明的保護(hù)范圍是由所附權(quán)利要求書限定的。本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不背離本發(fā)明的原理和實(shí)質(zhì)的前提下，可以對(duì)這些實(shí)施方式做出多種變更或修改，但這些變更和修改均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。