一种应用于LDO的CMOS误差放大器设计

采用0.6μm标准CMOS工艺,设计并实现了可作为LDO内部误差放大器使用的一种宽工作电压范围单电源CMOS误差放大器,该误差放大器具有较大的工作电压范围(2.5V～6.5V),而且对工艺参数不敏感,尤其对温度。模拟结果表明:在2.5V～6.5V工作电压范围内,共模输入范围为0.7V～1.465V,差模输入范围为±2.5VT,开环电压增益为AV≈75dB,相位裕度Φ≈65°,单位增益带宽GB≈9.4MHz,共模拟制比CMRR≈74dB,电源拟制比SPRR≈97.5dB,转换速率Sr≈18V/μs。

峰值电流模DC-DC转换器中多功能误差放大器电路设计

提出了一种适合于峰值电流模DC-DC转换器的新型多功能误差放大器电路.与斜坡电压信号结合可实现软启动功能,实现了从启动阶段到稳定工作状态的平滑过渡,无扰动出现,并有效地消除了启动阶段的浪涌电流和电压过冲;同时还具有最大电流限制和模式切换功能.该误差放大器集成到一款峰值电流模升压型DC-DC转换器中,电路采用CSMC 0.5μm BCD工艺实现.仿真结果表明:3.5V的输入电压下,误差放大器消耗的静态电流为4.48μA,并且能够实现软启动、最大电流限制、模式切换功能.电路具有简单易实现,功耗低的特点.

应用于PWM降压DC-DC变换器的高性能误差放大器

提出了一种应用于PWM降压型DC-DC变换器的高性能误差放大器。该误差放大器采用反馈结构,具有较大的动态范围,并可消除噪声影响,从而显著减小了DC-DC电源的纹波电压。另外,采用该误差放大器还有效地减小了电源启动时间。文中提出的误差放大器电路及PWM控制芯片的其他电路模块采用2.0μmBipolar工艺实现。仿真结果表明,误差放大器的开环和闭环增益分别为61dB和33dB,GBW为200MHz,SR为0.64V/μs。芯片测试结果表明,在输出电压为3.3V,负载电流为0.2A时,输出纹波电压的峰-峰值小于25mV。

一种新颖的具有带隙结构的误差放大器设计

电源电压过低时,开关电源转换器中的带隙基准源及误差放大器不能正常工作,针对这一问题提出了一款低电压具有带隙结构的误差放大器。本文阐述了该结构的工作原理,并对整体结构进行分析。采用0.8μm BiCMOS工艺,在1.4V的电源电压下,通过HSPICE进行前仿真验证,得到其开环增益为63.4dB,电源抑制比为106.4dB。

一种基于PWM的新型误差放大器的设计

设计了一款高增益、宽带宽、输出摆幅可控制的新型误差放大器。通过新增A2、A3两个比较器器模块,误差放大器的输出摆幅可以随着控制端输入电压Vr的不同进行调整,增加了电路应用的灵活性。经过CHMC SB45工艺验证,所设计的误差放大器输出低电平为Vr,高电平为Vr+2v,开环增益为80dB,单位增益带宽为11.9MHz。该误差放大器已经应用到了PWM芯片中,使得PWM最大、最小占空比可调,大幅提升了芯片系统的整体性能。

一种DC-DC升压转换器中的误差放大器的设计

结合DC-DC升压转换器的工作原理,从系统稳定性和负载调整率要求的角度出发,提出了一种新颖的设计方法,以确定误差放大器的主要结构和基本参数.与传统的误差放大器相比,该设计加入了动态电路部分,减少了环路的响应时间.另外,改进的电压移位部分不仅减小了芯片的面积,而且简化了误差放大器的设计.文中设计使用0.5μm-BCD工艺对整个升压转换器系统进行了模拟,并在各种工作条件下对系统进行仿真,得出了理想的仿真结果.

用于HBWLED驱动电路的宽共模电压误差放大器

针对高亮度白光(HBW)LED驱动芯片等在高输入共模电压条件下工作的应用需要,提出一种基于高端电流检测的新型误差放大器,其特点是共模电压范围宽,具有良好的高端电流检测特性。特殊的电路结构设计使该放大器具有失调电压可调的功能,可用于实现对LED调光电流的控制。给出了整个电路的设计,并在1.5μm BiCMOS工艺下实现。仿真结果显示,误差放大器输入共模范围达3～50V,共模抑制比为80dB,输入失调电压可调范围为8～92mV。测试结果表明,芯片的主要性能与设计结果相符。

一种用于DC-DC转换器的误差放大器

基于一种适用于DC-DC转换器的误差放大器，提出DC-DC转换器的系统补偿方案。应用此电路设计的芯片在XFAB公司的0．6μm CMOS工艺上实现，仿真结果表明：在2．45-16V电源电压下，该误差放大器的精度〈2mV，未带载时传输延时为95ns，具有高精度和高速的性能。在几种典型应用下，DC-DC转换器系统相位裕度大于46．1°，具有良好的稳定性。

基于高性能升压转换器的跨导误差放大器

在分析峰值电流模式升压转换器原理的基础上,设计了一种结构新颖,高精度高性能跨导误差放大器。提出了将具有动态电流自补偿功能的基准电压电路复用为误差放大器输入级的新方法,克服了传统外接基准电压时误差放大器易受干扰和基准电路设计复杂的缺点,提高了误差信号精度和放大器跨导。设计了输出电阻可调电路,简化了补偿网络设计。电路用0.6μmBiCMOS工艺实现,测试表明:3V输入电压,1.2MHz工作频率下,误差放大器开环电压增益57dB,跨导322μS,输入偏置电流小于50nA;升压转换器输出电压15V,输出纹波小于5mV。

基于高压摆率误差放大器和摆率增强电路的无片外电容LDO

基于0.35μm CMOS工艺设计了一款无片外电容低压差线性稳压器(cap-free LDO),通过误差放大器组成的环路控制稳态误差,通过摆率增强电路构成的环路改善瞬态响应。该LDO输出电压为1.72V,压差80mV,最大输出电流50mA。测试结果显示:负载电流(IL)在0.5μs内瞬变50mA时,俯冲电压和过冲电压均为80mV左右,重回稳态的时间均小于1.5μs。

一种应用于多相同步降压型DC/DC的误差放大器

提出了一种适用于多相同步降压型DC/DC稳压器的高增益误差放大器。为解决DC/DC稳压器在多相级联驱动同一个负载时电流不能均分的问题,在主从控制法基础上设计了差分驱动电路,保证各级误差放大器输出电压绝对值相等。同时设计了内外补偿电路,对稳压器在不同工作方式下进行补偿。基于0.18μm BCD工艺对电路进行仿真,仿真结果表明,电源电压为3.3 V时,误差放大器增益为69.47 dB、相位裕度为49.99°、动态输入范围为0~0.62 V。测试结果表明,负载电流为10 A时,并联稳压器输出电感电流为5 A、相位差为180°,且稳压器具有较好的稳定性。

高性能误差放大器的设计与实现

提出一种应用于电压反馈PWM降压DC-DC开关电源的高性能误差放大器。该放大器采用反馈结构,具有较大的动态范围,并可消除噪声影响,从而显著减小了DC-DC开关电源的纹波电压。文中提出的误差放大器电路采用Chart.35m标准CMOS模拟电路工艺库实现,仿真结果表明,该DC-DC变换器的稳定性较好,系统的转换效率达到80%以上,输出纹波电压的峰-峰值小于20mV。

一种高性能误差放大器的设计

给出了一种运用于高压DC-DC BUCK转换器的新型高性能误差放大器的设计方案。其核心模块采用差分运算跨导(OTA)三级放大结构来实现高增益,低时延等性能,同时采用0.6μm BCD HSPICE模型进行了仿真。结果表明:不同条件下的共模抑制比(CMRR)、电源抑制比(PSRR)分别在120 dB和70 dB左右,瞬态上升和下降时延均在百纳秒级,且变化范围很小。

开关电源IC中误差放大器的自激振荡及解决方法

开关电源控制IC内部的误差放大器是一种运算放大器,尽管大多数都进行了相位补偿,但由于外部元件等因素影响也会产生自激振荡。以UC3875为例,分析了其内部误差放大器的自激振荡,并用外部补偿网络对其进行补偿,使用一个零点对外部电路产生的极点进行抵消,从而抑制其自激振荡。通过实验验证,此补偿方法可以有效抑制误差放大器的自激振荡。

一种两级误差放大器结构的LDO设计

基于SMIC 0.18μm CMOS工艺,设计了一种两级误差放大器结构的LDO稳压器。该电路运用两级误差放大器串联方式来改善LDO的瞬态响应性能,采用米勒频率补偿方式提高其稳定性。两级放大器中主放大器运用标准的折叠式共源共栅放大器,决定了电路的主要性能参数;第二级使用带有AB类输出的快速放大器,用来监控LDO输出电压的变化,以快速地响应此变化。电路仿真结果显示:在电源电压为5 V时,输出为1.8 V,输出电压的温度系数为10×10-6/℃;当电源电压从4.5 V到5.5 V变化时,线性瞬态跳变为48 mV;当负载电流从0 mA到60 mA变化时,负载瞬态跳变为5 mV。且环路的相位裕度为74°,整个电路的静态电流为37μA。该电路结构的瞬态跳变电压值远小于其他电路结构,且能实现低功耗供电。

一种基于PWM的CMOS误差放大器的设计

为解决PWM控制器中输出电压与基准电压的误差放大问题,设计了一款高增益、宽带宽、静态电流小的新型误差放大器,通过在二级放大器中间增加一级缓冲电路,克服补偿电容的前馈效应,同时消除补偿电容引入的零点。在Cadence软件平台上,经过交流和瞬态仿真,电路0 dB带宽达到55.5 MHz,电压开环增益约67.2 dB,相位裕度为83.0°上升建立时间和下降建立时间分别为6.7 V/μs和5.7 V/μs共模抑制比为49.17 dB,电源抑制比为71.39 dB。该误差放大器已经应用到了PWM芯片中,使得PWM最大、最小占空比可调,大幅提升了芯片系统的整体性能。

基于高摆率误差放大器的无片外电容LDO设计

为了解决无片外电容低压差线性稳压器(LDO)的瞬态响应性能较差的问题,采用跨导提高技术设计了一种高摆率的误差放大器。在误差放大器的基础上,通过电容将LDO的输出端耦合至电流镜构建瞬态增强电路,提升LDO的瞬态响应能力,且瞬态增强电路可以引入两个左半平面零点,改善环路的稳定性。同时,误差放大器采用动态偏置结构,进一步减小下冲和过冲电压,缩短稳定时间。电路基于TSMC 0.18μm CMOS工艺设计。仿真结果表明,在片上负载电容为50 pF,压差为200 mV的条件下,LDO环路在100μA~100 mA的负载电流下保持稳定。负载电流在0.5μs内在100μA和100 mA之间跳变时,输出最大下冲和过冲电压均小于100 mV,稳定时间小于1μs。

用于Buck变换器的开关电流型误差放大器

提出了一种用于Buck变换器的开关电流型误差放大器(SC-EA)。在Buck结构中,无需片外补偿即可使系统保持稳定,节省了芯片面积,功率密度更高。误差放大器的带宽随开关频率改变而自适应变化,在高频时仍具有较好稳定性和瞬态响应速度。使用开关电流型误差放大器的谷值电流模COT结构实现了片上频率补偿,省掉了片外元件,可实现多路并联均流,具有较快的瞬态响应速度。采用0.18μm BCD工艺进行了电路设计。仿真结果表明,在6 MHz、1 MHz开关频率下,选用10μF、70μF输出电容即可达到环路稳定,实现自适应带宽。在6 MHz开关频率下,上、下阶跃瞬态响应时间分别为6.3μs、5.5μs;在1 MHz开关频率下,上、下阶跃瞬态响应时间分别为27.7μs、28.4μs。

一种用于有源下调电压控制的误差放大器的设计

针对现代处理器低压大电流电源模块中用有源下调电压控制(Active Droop Control)实现自适应电压定位(AVP:Adaptive Voltage Position)的需要,提出了一种误差放大器(EA)的设计。通过对运算放大器结构的改进,利用增设的输入端建立反应负载电流变化的动态基准,方便地实现了输出电压随负载的变化,即下调电压控制。SpectreS仿真结果表明,该放大器除具有上述特点外,亦能很好满足PWM控制器中运放的低失调、高增益带宽要求。该误差放大器配合相应的电流检测放大器(CSA),已用于一款多相同步Buck控制器芯片的设计,并在1.5μm BCD工艺下实现。系统仿真结果显示,芯片性能符合设计要求,已成功实现有源下调电压控制。

基于降压DC转换器的误差放大器的设计

结合Buck型DC-DC转换器的工作原理,从系统的稳定性和响应速度要求出发,提出一种高性能误差放大器及环路补偿方案。该误差放大器具有高的共模抑制CMRR和高的电源抑制比PSRR。电路结构采用CSMC 0.5μm BCD工艺,仿真结果表明,该误差放大器共模抑制比为106 dB,电源抑制比为129 dB,其性能良好,满足DC-DC转换器的系统需要。