一種新穎的限流比較器的設(shè)計(jì)

　　1 引言

　　近年來，LDO（Low Dropout）線性穩(wěn)壓器和DC/DC 變換器等電源管理芯片已廣泛應(yīng)用于便攜式電子系統(tǒng)中 [1]。但是，開關(guān)穩(wěn)壓器相對線性穩(wěn)壓器降低了平均輸入電流，提高了效率[2-3]。Step-Down 電源屬于DC/DC 變換器中的降壓變換器，它的主要缺點(diǎn)是，在輕載時(shí)比如手機(jī)待機(jī)時(shí)，靜態(tài)電流較高，顯著降低了電池的使用壽命，所以在低負(fù)載條件下，我們通過PFM 限流比較器來控制芯片使之進(jìn)入Idle 模式，這樣就大大延長了電池壽命，提高了芯片的效率。

　　2 本文采用的DC-DC 降壓變換器電路結(jié)構(gòu)

　　本文采用的DC-DC 降壓變換器結(jié)構(gòu)采用同步校正器代替?zhèn)鹘y(tǒng)的二極管，極大地提高了DC-DC 降壓變換器的效率，可達(dá)到95%左右。芯片的輸入電壓位于2.7V 至5V 之間，可工作在以下四種模式：固定頻率的強(qiáng)制PWM 模式，同步PWM 模式，idle 模式，關(guān)斷模式。

　　3 PFM 限流比較器的設(shè)計(jì)

　　3.1 比較器輸入級的設(shè)計(jì)

　　比較器輸入級為射級耦合的差分輸入級。

圖1 比較器的輸入級

　　由上圖可知，

　 　(1)

　 　(2)

　　則iC1可以近似為

　　 (3)

　　同理

　　 (4)

　　可求得差分跨導(dǎo)為:

　 　(5)

　　在室溫下, T V =26mV , 所以運(yùn)放跨導(dǎo)等于

　　(6)

　　此外，電阻R15，R16作為運(yùn)放負(fù)載，可得出放大器輸入級增益表達(dá)式如下：

　 　(7)

　　3.2 比較器中間級

　　比較器中間級由D，E 輸入，A 輸出。MP724，MP725 的作用是減小A 點(diǎn)電壓的變化幅度，使得比較器具有較短的瞬態(tài)響應(yīng)時(shí)間和較快的速度。

　　現(xiàn)在計(jì)算折疊共源共柵運(yùn)放的小信號電壓增益，因?yàn)閨Av|= GmRout ，我們必須計(jì)算Gm 和Rout ，而

　 　 (8)