便携式消费类电子产品的深入发展对电源的要求越来越高，电流模DC—DC转化器具有输入规模宽、转化效率高、输出功率大等长处，被广泛应用于智能手机，PDA等便携式电子产品中。因为这些移动设备的功用的不断丰富，要求负载电流的动态规模也越来越大，这就对供电电源的安稳性提出了更高的要求。
近年来，许多改进电流模DC—DC瞬态呼应计划被提出。例如文献提出在补偿电路引进新的零点和极点来抵消操控环路的零极点。尽管文中的转化器获得了满足的相位裕度，但这种想象并没有得到试验的验证。文献提出了一种针对线性稳压器的零极点盯梢频率补偿，但因为操控战略不同，这种办法并不合适脉冲宽度调制(PWM)的操控环路。文献提出了一种数字操控计划，但规划芯片的模数转化部分开支较大。本文在剖析电流模Buck型DC—DC环路安稳性的基础上提出了一种新颖的操控战略。用采样电路采样电感电流，将所得值与一系列基准电压进行比较，所得比较成果操控差错放大器输出级和补偿电阻。这样就完成了体系的主极点和主零点动态地随负载电流调整。
1 电流模Buck型DC—DC环路安稳性剖析
从图1中Buck型DC—DC的拓扑结构来看，输入电压Vin到输出电压Vout之间阅历了一个LC滤波网络。假定电感和电容是抱负状况，得出该滤波网络的传输函数
由等式(2)可见LC滤波网络存在共轭双极点。小信号时，电流流经该滤波器会在共轭双极点处发生180°相移，然后导致体系振动。
DC—DC操控方法分为电压模和电流模两种。电压模操控方法适用于高频体系中，抗噪性好。但电压模操控方法的缺陷是环路补偿杂乱，且体系的瞬态呼应差。电流模操控方法是在原电压操控环的基础上增加了一个电流操控环，完成双环操控。用采样电路对电感电流进行峰值采样，将采样的成果与差错放大器的补偿端进行比较，比较成果用于调理开关信号的占空比，完成体系安稳的输出。因为调整信号没有经过LC滤波器，避免了LC滤波器的共轭双极点带来的困扰。
经过对图1进行小信号建模得出，在疏忽输出电容寄生效应的前提下，要使体系输出安稳，有必要在补偿模块中呈现一个极点和一个零点，其间极点尽可能接近原点，零点用于补偿坐落输出级的极点，然后使整个体系成为一个安稳的单极点体系。图2所示的由差错放大器和电阻电容组成的补偿网络能够完成这一要求。图2(b)为图2(a)的小信号模型。
其间，r0为差错放大器的输出阻抗;RCCc为补偿电阻和补偿电容;AV为运放开环增益。增加补偿网络后，体系的频率呼应曲线如图3所示。差错放大器将ωp1往前推，作为主极点。一起引进了一个零点ωz，补偿了坐落次主极点丢失的相位裕度，使体系成为一个安稳的单极点体系。ωp2为坐落输出端的次主极点。由负载电阻和输出电阻决议。
2 改进的差错放大器规划
在电流模Buck型DC—DC体系中，差错放大器作为反应回路检测输出负载改变的信息，并反映到体系中去。从式(4)得到差错放大器的输出阻抗，确认体系主极点的方位，然后得出环路的瞬态呼应。
当要求体系的负载电流改变规模较大且较快速时，一般设置的零极点因为不能跟着负载电流的改变而做出调整，使体系的带宽被限定在某一固定值，然后影响体系的瞬态呼应。想象假如体系的零极点方位跟着负载电流的改变而动态调整时，体系的相位裕度就会较固定，然后改进体系在负载电流改变状况下的瞬态呼应。
图3为规划的差错放大器，选用常用的OTA结构。M1、M2为运放的差分输入端，M3、M4，M5、M6为共源共栅结构作为输出端以进步运放榜首级的增益。M7、M8，M9、M10，为第二级共源共栅的输入，M11、M12，M13、M14为第二级负载。M15、M16，为运放的偏置电流。虚线框内为选择性增加的电路。例如，当开关S1导通时，S1地点的支路则增加到右边电路中。S1的导通与关断由图4给出。
当开关S1，S2，…，Sn均关断时，运放的输出阻抗为
3 开关操控逻辑规划
差错放大器中操控开关的导通完成了体系零极点的动态调整。而开关何时导通则由电感电流起伏决议。
该操控电路主要由比较器和逻辑驱动电路构成。Vsense为采样的电感电流转化成的电压，其反映了电感电流的改变。Buck型DC—DC转化器中电感电流的平均值等于负载电流，本文检测电感电流相当于检测了负载电流。Vref_1，Vref_2，…，Vref_n。为门限电压，Vref_1
4 测验成果
选用以上结构的电流模Buck型DC—DC根据某厂家0.5μm规范CMOS工艺进行流片。并在以下条件下测验：片外电感L=5.6μH，输出%&&&&&%Cout=47μF，输入电压Vin=12 V，输出电压Vout=3.3 V，负载电流Iout=1.5 A，室温25℃。图6(a)所示，当负载电流Iout由1.5 A跳变到3 A时，输出电压的上冲或下冲约为100 mV。图6(b)所示为选用此结构差错放大器的DC—DC在同等条件下的测验图，此刻上冲或下冲约为50 mV。可见运用该电路结构的差错放大器显着改进了当负载电流跳变时的瞬态呼应。
5 结束语
规划了一种差错放大器，其输出级电路和补偿电阻均选用自适应的方法，完成了跟着负载电流的改变而主动调整。完成了环路的动态补偿，进步了体系的瞬态呼应。电路的调整由开关操控电路完成，将采样所得的电流与门限电压相比较发生修调信号。测验成果显现，该规划进步了体系的瞬态呼应。
