CN104242629B - 一种具有斜坡补偿功能的低压低功耗pwm比较器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种具有斜坡补偿功能的低压低功耗PWM比较器，包括：偏置电压产生模块，斜坡电压产生模块，电压求和模块和PWM波产生模块，其中，偏置电压产生模块为电压求和模块和PWM波产生模块提供偏置电压；斜坡电压产生模块输出具有预设占空比和幅度的锯齿波信号，为电压求和模块提供斜坡补偿电压；电压求和模块将斜坡补偿电压转换为斜坡电流，将其与一电感采样电流信号进行叠加，再经过电阻得到第一电压，作为PWM波产生模块的正相输入端的输入信号；PWM波产生模块将第一输入电压转换为放大器电流，再经过电阻得到第二电压，作为PWM波产生模块的反相输入端的输入信号；PWM波产生模块通过比较第一电压和所述第二电压，输出控制功率器件的PWM信号。

Description

一种具有斜坡补偿功能的低压低功耗PWM比较器

技术领域

本发明涉及模拟集成电路设计领域，特别涉及一种具有斜坡补偿功能的低压低功耗PWM比较器。

背景技术

效率高，体积小等优点使集成开关稳压电源成为目前IC设计的热门产品，特别是现如今巨大的便携式设备需求，使得开关电源IC向低压，低功耗，低噪声等趋势发展，所以对开关电源中的控制电路——PWM比较器的性能也提出了更高的要求，要求其可以在更低的电源电压下正常工作，具有较好的转换速度和精度，以及较低的功耗。

传统的PWM比较器由于其需要的电源电压较高，而且以牺牲功耗为代价来换取较高的转换精度，使其难以满足现代便携设备对开关电源低电压，低功耗的设计要求；传统PWM比较器的正相输入端的输入信号是由DC-DC电路中的斜坡补偿电路产生的，这样的功能模块化结构会造成器件的浪费，从而增大了电路版图的面积。图1为典型的传统PWM比较器电路，其工作原理是：将电感采样电流和斜坡电流叠加后得到的采样电压V_sigma输入到比较器的正相输入端，误差放大器的输出电压V_e输入到反相输入端，当电压V_sigma小于电压V_e时，比较器输出低电平，通过控制数字逻辑，使功率开关管导通，整流二极管截止，输入对电感充电；反之，功率开关管截止，整流二极管导通，电感对负载和输出电容放电，通过这样的周期循环，来改变输出电压，使其达到稳定值。从图1可以看出，该电路工作的最小电源电压为3V_ds，sat+V_th，若V_ds，sat＝0.2V，V_th＝0.7V，其中V_ds，sat为MOS管的过驱动电压，那么只有在电源电压不小于1.3V时，该比较器才能正常工作，而且电路中尾电流源MN₃的电流较小时，会对比较器的转换精度有很大的影响，所以传统PWM比较器需要在功耗和转换精度之间进行折衷，因此该电路不能满足便携式设备对开关电源的电源电压，功耗的要求。而且在峰值电流模DC-DC电路中，需要设计斜坡补偿电路来使电流环路稳定，并将输出信号输入到PWM比较器的正相输入端，如图2的结构框图所示。电路功能的模块化使得电路不能满足便携式设备对开关电源面积的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有斜坡补偿功能的低压低功耗PWM比较器，同时实现了开关电源电路中的斜坡补偿电路的功能和产生PWM控制信号的功能，简化了整体电路的设计，实现了功能模块的集成化。

为了达到上述目的，本发明实施例提供一种具有斜坡补偿功能的低压低功耗PWM比较器，包括：偏置电压产生模块，斜坡电压产生模块，电压求和模块和PWM波产生模块，其中，

所述偏置电压产生模块为所述电压求和模块和所述PWM波产生模块提供偏置电压；

所述斜坡电压产生模块输出具有预设占空比和幅度的锯齿波信号，为所述电压求和模块提供斜坡补偿电压；

所述电压求和模块将所述斜坡补偿电压转换为斜坡电流，将其与一电感采样电流信号进行叠加，再经过一电阻得到第一电压，并将所述第一电压作为所述PWM波产生模块的正相输入端的输入信号；

所述PWM波产生模块将第一输入电压转换为放大器电流，再经过一电阻得到第二电压，并将所述第二电压作为所述PWM波产生模块的反相输入端的输入信号；PWM波产生模块通过比较所述第一电压和所述第二电压，输出控制功率器件的PWM信号。

其中，所述偏置电压产生模块包括：第一PMOS管MP₁，第一NMOS管MN₁，第二NMOS管MN₂和第一基准电流源I_ref1，其中，

所述第一基准电流源I_ref1的一端接电源电压，所述第一基准电流源I_ref1的另一端接与第一NMOS管MN₁的漏极连接，所述第一NMOS管MN₁的栅极与所述第二NMOS管MN₂的栅极相连，所述第一NMOS管MN₁源级和衬底接地，所述第二NMOS管MN₂源级和衬底接地；

所述第二NMOS管MN₂的栅极和漏极短接，并与所述第一PMOS管MP₁的漏极和栅极连接，并输出所述偏置电压V_bias；所述第一PMOS管MP₁的源级和衬底与电源电压连接。

其中，所述斜坡电压产生模块包括：第三NMOS管MN₃，第四NMOS管MN₄，第五NMOS管MN₅，电容C₁和第二基准电流源I_ref2，其中，

所述第三NMOS管MN₃的源级和衬底接地，所述第三NMOS管MN₃的栅极与一方波信号V_soc连接；所述第五NMOS管MN₅的源级和衬底接地，所述第五NMOS管MN₅的栅极与所述方波信号V_soc连接；

所述第三NMOS管MN₃的漏极与所述第二基准电流源I_ref2的一端相连，并连接所述第四NMOS管MN₄的栅极和源级，并输出的所述斜坡补偿电压V_slope；

所述第二基准电流源I_ref2的另一端与电源电压相连，所述第四NMOS管MN₄的漏极与所述第五NMOS管MN₅的漏极相连，并连接到电容C₁的一端，且所述电容C₁的另一端接地，所述第四NMOS管MN₄的衬底接地。

其中，所述电压求和模块包括：第十二NMOS管MN₀，第六NMOS管MN₆，第二PMOS管MP₂，第一电阻R₁，第二电阻R₂和第三电阻R₃，其中，

所述第十二NMOS管MN₀的栅极接控制所述功率器件的开关信号V_n，所述第十二NMOS管MN₀的漏级与第二输入电压相连，所述第十二NMOS管MN₀的源级与所述第一电阻R₁的一端相连，并连接所述第三电阻R₃的一端，所述第十二NMOS管MN₀的衬底接地，且所述第一电阻R₁的另一端接地；

所述第三电阻R₃的另一端与所述第二PMOS管MP₂的漏极相连，并与所述第二电阻R₂的一端相连，并输出所述第一电压V_a；

所述第二PMOS管MP₂的源极和衬底连接并接电源电压，所述第二PMOS管MP₂的栅极与所述偏置电压V_bias连接，所述第六NMOS管MN₆的源级与所述第二电阻R₂的另一端相连，所述第六NMOS管MN₆的栅极与所述斜坡补偿电压V_slope连接，且所述第六NMOS管MN₆的衬底接地。

其中，所述PWM波产生模块包括：第七NMOS管MN₇，第八NMOS管MN₈，第九NMOS管MN₉，第十NMOS管MN₁₀，第十一NMOS管MN₁₁，第三PMOS管MP₃，第四PMOS管MP₄，第五PMOS管MP₅，第六PMOS管MP₆以及第四电阻R₄，第五电阻R₅，其中，

所述第三PMOS管MP₃的源级和衬底接电源电压，所述第四PMOS管MP₄的源级和衬底接电源电压，所述第五PMOS管MP₅的源级和衬底接电源电压，所述第六PMOS管MP₆的源级和衬底接电源电压；

所述第三PMOS管MP₃的栅极、所述第四PMOS管MP₄的栅极、所述第五PMOS管MP₅的栅极和所述第六PMOS管MP₆的栅极均与所述偏置电压V_bias连接；

所述第八NMOS管MN₈的衬底、所述第九NMOS管MN₉的衬底、所述第十NMOS管MN₁₀的衬底和所述第十一NMOS管MN₁₁的衬底均接地；所述第三PMOS管MP₃的漏极与所述第八NMOS管MN₈的漏极相连，并与所述第八NMOS管MN₈的栅极和所述第九NMOS管MN₉的栅极连接；

所述第八NMOS管MN₈的源级与第一电压V_a连接，所述第九NMOS管MN₉的源级与所述第四电阻R₄的一端相连，并接所述第五电阻R₅的一端，并输出所述第二电压V_b；

所述第四电阻R₄的另一端接地，所述第五电阻R₅的另一端与所述第七NMOS管MN₇的源级相连，所述第七NMOS管MN₇的栅极与所述误差放大器的输出电压V_e连接，所述第七NMOS管MN₇的漏极与电源电压相连，且所述第七NMOS管MN₇的衬底接地；

第九NMOS管MN₉的漏极与所述第四PMOS管MP₄的漏极相连，并连接所述第十NMOS管MN₁₀的栅极，所述第十NMOS管MN₁₀的漏极与所述第五PMOS管MP₅的漏极相连，并连接所述第十一NMOS管MN₁₁的栅极，所述第十一NMOS管MN₁₁的漏极与所述第六PMOS管MP₆的漏极连接，并输出所述PWM信号V_out。

本发明的上述技术方案至少具有如下有益效果：

本发明实施例的具有斜坡补偿功能的低压低功耗PWM比较器中，通过共栅极结构使PWM比较器可以在更低的电源电压下工作，且提高了PWM比较器的转换精度；该PWM比较器同时集成了斜坡补偿功能和产生PWM控制信号的功能，简化了整体电路的设计，实现了功能模块的集成化。

附图说明

图1表示传统的PWM比较器的电路示意图；

图2表示现有技术中斜坡补偿电路模块和PWM比较器连接关系的结构框图；

图3表示本发明实施例的具有斜坡补偿功能的低压低功耗PWM比较器的电路示意图；

图4为本发明实施例的具有斜坡补偿功能的低压低功耗PWM比较器的结构框图；

图5为本发明实施例的具有斜坡补偿功能的低压低功耗PWM比较器的电压求和模块的仿真波形图；

图6为本发明实施例的具有斜坡补偿功能的低压低功耗PWM比较器的PWM波产生模块的交流仿真波形图；

图7为本发明实施例的具有斜坡补偿功能的低压低功耗PWM比较器的PWM波产生模块的输入节点V_x，V_y和输出V_out的瞬态仿真波形图；

图8为传统PWM比较器的交流仿真波形图。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本发明针对现有技术中传统的PWM比较器不能在低电源电压下工作以及需要牺牲功耗来换取较高转换精度的问题，提供一种具有斜坡补偿功能的低压低功耗PWM比较器，通过共栅极结构使PWM比较器可以在更低的电源电压下工作，且提高了PWM比较器的转换精度；该PWM比较器同时集成了斜坡补偿功能和产生PWM控制信号的功能，简化了整体电路的设计，实现了功能模块的集成化。

如图3、图4所示，本发明实施例提供一种具有斜坡补偿功能的低压低功耗PWM比较器，包括：偏置电压产生模块1，斜坡电压产生模块2，电压求和模块3和PWM波产生模块4，其中，

所述偏置电压产生模块1为所述电压求和模块3和所述PWM波产生模块4提供偏置电压；

所述斜坡电压产生模块2输出具有预设占空比和幅度的锯齿波信号，为所述电压求和模块3提供斜坡补偿电压；

所述电压求和模块3将所述斜坡补偿电压转换为斜坡电流，将其与一电感采样电流信号进行叠加，再经过一电阻得到第一电压，并将所述第一电压作为所述PWM波产生模块4的正相输入端的输入信号；

所述PWM波产生模块4将第一输入电压V_e转换为放大器电流，再经过一电阻得到第二电压，并将所述第二电压作为所述PWM波产生模块的反相输入端的输入信号；PWM波产生模块4通过比较所述第一电压和所述第二电压，输出控制功率器件的PWM信号。

本发明的具体实施例中通过采用共栅极结构，使PWM比较器可以在更低的电源电压下工作，而且电路中的直流偏置电流源较小时，比较器的转换精度和传统PWM比较器相比，变化较小，即提高比较器的转换精度；本发明的具体实施例还集成了斜坡补偿功能，不但可以实现开关电源电路中斜坡补偿电路的功能，而且源级电阻还提高了PWM波产生模块中预放大级的增益。本发明的上述实施例应用到峰值电流模DC-DC电路中，可同时实现斜坡补偿和产生PWM信号的功能，实现了功能模块的集成化，简化电路的设计。

本发明的具体实施例中，如图3所示，所述偏置电压产生模块1包括：第一PMOS管MP₁，第一NMOS管MN₁，第二NMOS管MN₂和第一基准电流源I_ref1，其中，

所述第一基准电流源I_ref1的一端接电源电压，所述第一基准电流源I_ref1的另一端接与第一NMOS管MN₁的漏极连接，所述第一NMOS管MN₁的栅极与所述第二NMOS管MN₂的栅极相连，所述第一NMOS管MN₁源级和衬底接地，所述第二NMOS管MN₂源级和衬底接地；

所述第二NMOS管MN₂的栅极和漏极短接，并与所述第一PMOS管MP₁的漏极和栅极连接，并输出所述偏置电压V_bias；所述第一PMOS管MP₁的源级和衬底与电源电压连接。

其中，所述斜坡电压产生模块2包括：第三NMOS管MN₃，第四NMOS管MN₄，第五NMOS管MN₅，电容C₁和第二基准电流源I_ref2，其中，

所述第三NMOS管MN₃的源级和衬底接地，所述第三NMOS管MN₃的栅极与一方波信号V_soc连接；所述第五NMOS管MN₅的源级和衬底接地，所述第五NMOS管MN₅的栅极与所述方波信号V_soc连接；

所述第三NMOS管MN₃的漏极与所述第二基准电流源I_ref2的一端相连，并连接所述第四NMOS管MN₄的栅极和源级，并输出的所述斜坡补偿电压V_slope；

所述第二基准电流源I_ref2的另一端与电源电压相连，所述第四NMOS管MN₄的漏极与所述第五NMOS管MN₅的漏极相连，并连接到电容C₁的一端，且所述电容C₁的另一端接地，所述第四NMOS管MN₄的衬底接地。

本发明的上述实施例中，偏置电压产生模块1中，第一基准电流源I_ref1是由开关电源中的带隙基准电路产生的，NMOS管MN₁和MN₂组成电流镜，产生了电路正常工作所需的偏置电压V_bias。在斜坡电压产生模块2中，基准电流源I_ref2也是由带隙基准电路产生的。

其中，与所述第三NMOS管MN₃的栅极和所述第五NMOS管MN₅栅极分别连接的方波信号是振荡器的输出信号V_soc；通过振荡器的输出信号V_soc控制NMOS管MN₃，MN₅的截止和导通，使电容C₁充电和放电，来得到斜坡补偿电压V_slope的，该斜坡补偿电压V_slope取决于电容C₁的充电时间及其电容值。

本发明的具体实施例中，所述电压求和模块3包括：第十二NMOS管MN₀，第六NMOS管MN₆，第二PMOS管MP₂，第一电阻R₁，第二电阻R₂和第三电阻R₃，其中，

所述第十二NMOS管MN₀的栅极接控制所述功率器件的开关信号V_n，所述第十二NMOS管MN₀的漏级与第二输入电压相连，所述第十二NMOS管MN₀的源级与所述第一电阻R₁的一端相连，并连接所述第三电阻R₃的一端，所述第十二NMOS管MN₀的衬底接地，且所述第一电阻R₁的另一端接地；

所述第三电阻R₃的另一端与所述第二PMOS管MP₂的漏极相连，并与所述第二电阻R₂的一端相连，并输出所述第一电压V_a；

所述第二PMOS管MP₂的源极和衬底连接并接电源电压，所述第二PMOS管MP₂的栅极与所述偏置电压V_bias连接，所述第六NMOS管MN₆的源级与所述第二电阻R₂的另一端相连，所述第六NMOS管MN₆的栅极与所述斜坡补偿电压V_slope连接，且所述第六NMOS管MN₆的衬底接地。

其中，第二输入电压为从相交节点SW输入的电压，具体的，SW为外部电路电感、同步整流器和开关功率管的相交节点。

本发明的上述实施例中，在电压求和模块3中，NMOS管MN₆将斜坡电压V_slope转换为电流I_slope，电阻R₁是电感采样电流I_sense、斜坡补偿电流I_slope和直流偏置电流I_dc进行叠加的采样电阻，PMOS管MP₂为该采样电阻R₁提供了直流偏置电流I_dc，电阻R₂为分压电阻，所以电压求和模块的输出电压V_a为：

该模块将输出电压V_a输入到PWM波产生模块的正相输入端，该输出电压即为第一电压V_a。

本发明的上述实施例中，所述PWM波产生模块4包括：第七NMOS管MN₇，第八NMOS管MN₈，第九NMOS管MN₉，第十NMOS管MN₁₀，第十一NMOS管MN₁₁，第三PMOS管MP₃，第四PMOS管MP₄，第五PMOS管MP₅，第六PMOS管MP₆以及第四电阻R₄，第五电阻R₅，其中，

所述第三PMOS管MP₃的源级和衬底接电源电压，所述第四PMOS管MP₄的源级和衬底接电源电压，所述第五PMOS管MP₅的源级和衬底接电源电压，所述第六PMOS管MP₆的源级和衬底接电源电压；

所述第三PMOS管MP₃的栅极、所述第四PMOS管MP₄的栅极、所述第五PMOS管MP₅的栅极和所述第六PMOS管MP₆的栅极均与所述偏置电压V_bias连接；

所述第八NMOS管MN₈的衬底、所述第九NMOS管MN₉的衬底、所述第十NMOS管MN₁₀的衬底和所述第十一NMOS管MN₁₁的衬底均接地；所述第三PMOS管MP₃的漏极与所述第八NMOS管MN₈的漏极相连，并与所述第八NMOS管MN₈的栅极和所述第九NMOS管MN₉的栅极连接；

所述第八NMOS管MN₈的源级与第一电压V_a连接，所述第九NMOS管MN₉的源级与所述第四电阻R₄的一端相连，并接所述第五电阻R₅的一端，并输出所述第二电压V_b；

所述第四电阻R₄的另一端接地，所述第五电阻R₅的另一端与所述第七NMOS管MN₇的源级相连，所述第七NMOS管MN₇的栅极与所述误差放大器的输出电压V_e连接，所述第七NMOS管MN₇的漏极与电源电压相连，且所述第七NMOS管MN₇的衬底接地；

第九NMOS管MN₉的漏极与所述第四PMOS管MP₄的漏极相连，并连接所述第十NMOS管MN₁₀的栅极，所述第十NMOS管MN₁₀的漏极与所述第五PMOS管MP₅的漏极相连，并连接所述第十一NMOS管MN₁₁的栅极，所述第十一NMOS管MN₁₁的漏极与所述第六PMOS管MP₆的漏极连接，并输出所述PWM信号V_out。

本发明的上述实施例中，在PWM波产生模块4中，NMOS管MN₇将误差放大器的输出电压V_e转换为电流I_e，并通过电阻R₄将V_e的采样电压输入到反相输入端(其中，V_e的采样电压即为第二电压V_b)，电阻R₅为分压电阻。PMOS管MP₃、MP₄的偏置电压都是V_bias，而且PMOS管MP₃、MP₄的宽长比及m值都相等，管MN₈，MN₉的宽长比及m值也相等，所以通过MP₃，MP₄，MN₈，MN₉的电流相等，又因为电阻R₃和R₄的阻值相等，而电阻R₁的阻值远远小于R₃的阻值，所以PWM波产生模块在电阻R₃和R₄上的压降相等，因此该模块可以等效为是将电压V_a和V_b作为两个输入电压，即将经过斜坡补偿的电感采样电流的采样电压V_a和误差放大器输出的采样电压V_b进行比较，其中V_b为

V_b＝I_e·R₄

本发明实施例的PWM波产生模块4可分为V-I转换，预放大级和缓冲级，V-I转换模块将误差放大器的输出V_e转换为电流I_e，再通过电阻R4，输出电压V_b并作为反相端的输入信号；预放大级是由共栅级结构组成的，其中NMOS管MN₈和MN₉为互相匹配的输入管，PMOS管MP₃和MP₄为两输入管提供相同的直流偏置电流I_dc1，缓冲级为两级电流源反相器。则输入节点V_x和V_y的电压分别为：(其中，节点V_x为电阻R₃、电阻R₂和PMOS管MP₂的漏极相连的节点；节点V_y为电阻R₄、电阻R₅和NMOS管MN₉的源极相连的节点)。

V_X＝V_a+R₃·I_dc1

V_Y＝V_b+I_dc1·R₄

当输入电压V_x和V_y发生变化时，预放大级的输出信号会随之变化，使通过输入管MN₈和MN₉的电流保持相等，该信号再经过缓冲级，得到了功率管器件的PWM控制信号V_out，也就是说，当电压V_x大于V_y时，管MN₉的漏极电压会减小，使通过MN₉的电流保持不变，该输出信号经过缓冲级，V_out输出低电平，将功率开关管关断，整流管导通，电感开始对输出电容和负载放电；反之，则V_out输出高电平，从而将功率开关管导通，整流管截止，输入对电感充电，输出电容对负载放电，不断周期循环该过程，使输出电压达到所需的稳定值。

如图3所示的具有斜坡补偿功能的PWM比较器电路可以看出，其所需的最小电源电压为V_ds，sat+V_th+V_x，其中V_ds，sat为MOS管的过驱动电压，即该电路工作的最小电源电压可低达为0.9V+V_x，而该电路中的Vx值一般不超过200mV，所以该电路所需的电源电压不超过1.1V，而传统比较器的电压必须大于1.3V。对于如图1所示的传统PWM比较器，当尾电流源MN₃的电流较小时，会使输入管工作在线性区，而减小了比较器的增益，从而是转换精度降低；当尾电流源的电流较大时，却增大了电路的功耗，所以该电路需要在功耗和转换精度之间进行折衷；而本发明实施例的PWM比较器中，当偏置电流源MP₃和MP₄的电流较小时，输入管MN₈和MN₉一直工作在饱和区，该比较器的增益受偏置电流源影响较小，也就是说当偏置电流源较小时，该设计的转换精度相比传统PWM比较器的变化较小，而且源级电阻R₃和R₄增大了PWM波产生模块中预放大级的增益。因此该设计解决了传统PWM比较器电源电压高，功耗大的问题。如图3和图4所示，斜坡电压产生模块将输出的斜坡电压V_slope输入到电压加和模块中，转换为斜坡电流I_slope后，与电感采样电流，直流偏置电流I_dc叠加，并将输出电压V_a输入到PWM波产生模块的正相输入端V_x，实现了图2中的斜坡补偿模块的功能。

图5至7为本发明的具体实施例在电源电压为1.1V时的仿真结果。图5为将本设计应用在峰值电流模DC-DC电路中，功率采样管开关V_n，斜坡电流I_slope和电感电流I_L的仿真波形图，从图中可以计算出电感电流的下降斜率m₁＝-0.12mV/ns，而斜坡补偿的斜率m₂＝0.07mV/ns，符合斜坡补偿斜率的要求；因为本发明比较器的正相输入端是频率为1MHz的锯齿波，所以比较器的-3dB带宽需要大于1MHz，图6为该设计中PWM波产生模块在直流偏置电流为1.5uA时的AC仿真波形图，可以看出增益达到了83dB，-3dB带宽接近1MHz，所以在直流偏置电流较小时，本设计的PWM信号产生模块的增益和带宽完全可以满足电路的要求。图7为PWM波产生模块的输入节点V_x，V_y和输出V_out的仿真波形图，输出信号V_out可以对输入信号的变化迅速响应。图8为传统PWM比较器在电源电压为1.4V，直流偏置电流为30uA时的交流仿真波形图，从图中可以看出，该比较器的增益为80dB，-3dB带宽接近1MHz。通过对比，可以看出本发明很好地解决了传统PWM比较器高电压，高功耗的问题。

综上，本发明的PWM比较器通过采用了共栅极结构，降低了电路对最小电源电压的要求，同时实现了高精度和低功耗，很好地解决了传统PWM比较器存在的问题，而且还集成了斜坡补偿功能。将该电路应用在低压低功耗的峰值电流模DC-DC电路中，可以同时实现斜坡补偿电路和PWM比较器的功能，从而简化了电路的设计，完全符合对开关电源的低电压，低功耗，小面积的要求。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种具有斜坡补偿功能的低压低功耗PWM比较器，其特征在于，包括：

偏置电压产生模块，斜坡电压产生模块，电压求和模块和PWM波产生模块，其中，

所述偏置电压产生模块为所述电压求和模块和所述PWM波产生模块提供偏置电压(V_bias)；

所述斜坡电压产生模块输出具有预设占空比和幅度的锯齿波信号，为所述电压求和模块提供斜坡补偿电压；

所述电压求和模块将所述斜坡补偿电压转换为斜坡电流，将其与一电感采样电流信号进行叠加，再经过一电阻得到第一电压(V_a)，并将所述第一电压(V_a)作为所述PWM波产生模块的正相输入端的输入信号；

所述PWM波产生模块将第一输入电压(V_e)转换为放大器电流，再经过一电阻得到第二电压(V_b)，并将所述第二电压(V_b)作为所述PWM波产生模块的反相输入端的输入信号；PWM波产生模块通过比较所述第一电压(V_a)和所述第二电压(V_b)，输出控制功率器件的PWM信号；

其中，所述PWM波产生模块包括：第七NMOS管(MN₇)，第八NMOS管(MN₈)，第九NMOS管(MN₉)，第十NMOS管(MN₁₀)，第十一NMOS管(MN₁₁)，第三PMOS管(MP₃)，第四PMOS管(MP₄)，第五PMOS管(MP₅)，第六PMOS管(MP₆)以及第四电阻(R₄)，第五电阻(R₅)，其中，

所述第三PMOS管(MP₃)的源极和衬底接电源电压，所述第四PMOS管(MP₄)的源极和衬底接电源电压，所述第五PMOS管(MP₅)的源极和衬底接电源电压，所述第六PMOS管(MP₆)的源极和衬底接电源电压；

所述第三PMOS管(MP₃)的栅极、所述第四PMOS管(MP₄)的栅极、所述第五PMOS管(MP₅)的栅极和所述第六PMOS管(MP₆)的栅极均与所述偏置电压(V_bias)连接；

所述第八NMOS管(MN₈)的衬底、所述第九NMOS管(MN₉)的衬底、所述第十NMOS管(MN₁₀)的衬底和所述第十一NMOS管(MN₁₁)的衬底均接地；所述第十NMOS管(MN10)的源极接地，所述第十一NMOS管(MN₁₁) 的源极接地；所述第三PMOS管(MP₃)的漏极与所述第八NMOS管(MN₈)的漏极相连，并与所述第八NMOS管(MN₈)的栅极和所述第九NMOS管(MN₉)的栅极连接；

所述第八NMOS管(MN₈)的源极与第一电压(V_a)连接，所述第九NMOS管(MN₉)的源极与所述第四电阻(R₄)的一端相连，并接所述第五电阻(R₅)的一端，并输出所述第二电压(V_b)；

所述第四电阻(R₄)的另一端接地，所述第五电阻(R₅)的另一端与所述第七NMOS管(MN₇)的源极相连，所述第七NMOS管(MN₇)的栅极与所述第一输入电压(V_e)连接，所述第七NMOS管(MN₇)的漏极与电源电压相连，且所述第七NMOS管(MN₇)的衬底接地；

第九NMOS管(MN₉)的漏极与所述第四PMOS管(MP₄)的漏极相连，并连接所述第十NMOS管(MN₁₀)的栅极，所述第十NMOS管(MN₁₀)的漏极与所述第五PMOS管(MP₅)的漏极相连，并连接所述第十一NMOS管(MN₁₁)的栅极，所述第十一NMOS管(MN₁₁)的漏极与所述第六PMOS管(MP₆)的漏极连接，并输出所述PWM信号(V_out)。

2.根据权利要求1所述的具有斜坡补偿功能的低压低功耗PWM比较器，其特征在于，所述偏置电压产生模块包括：第一PMOS管(MP₁)，第一NMOS管(MN₁)，第二NMOS管(MN₂)和第一基准电流源(I_ref1)，其中，

所述第一基准电流源(I_ref1)的一端接电源电压，所述第一基准电流源(I_ref1)的另一端接与第一NMOS管(MN₁)的漏极连接，所述第一NMOS管(MN₁)的栅极与所述第二NMOS管(MN₂)的栅极相连，所述第一NMOS管(MN₁)源极和衬底接地，所述第二NMOS管(MN₂)源极和衬底接地；

所述第二NMOS管(MN₂)的栅极和漏极短接，并与所述第一PMOS管(MP₁)的漏极和栅极连接，并输出所述偏置电压(V_bias)；所述第一PMOS管(MP₁)的源极和衬底与电源电压连接。

3.根据权利要求2所述的具有斜坡补偿功能的低压低功耗PWM比较器，其特征在于，所述斜坡电压产生模块包括：第三NMOS管(MN₃)，第四NMOS管(MN₄)，第五NMOS管(MN₅)，电容(C₁)和第二基准电流源(I_ref2)，其中，

所述第三NMOS管(MN₃)的源极和衬底接地，所述第三NMOS管(MN₃)的栅极与一方波信号(V_soc)连接；所述第五NMOS管(MN₅)的源极和衬底接地，所述第五NMOS管(MN₅)的栅极与所述方波信号(V_soc)连接；

所述第三NMOS管(MN₃)的漏极与所述第二基准电流源(I_ref2)的一端相连，并连接所述第四NMOS管(MN₄)的栅极和源极，并输出的所述斜坡补偿电压(V_slope)；

所述第二基准电流源(I_ref2)的另一端与电源电压相连，所述第四NMOS管(MN₄)的漏极与所述第五NMOS管(MN₅)的漏极相连，并连接到电容(C₁)的一端，且所述电容(C₁)的另一端接地，所述第四NMOS管(MN₄)的衬底接地。

4.根据权利要求3所述的具有斜坡补偿功能的低压低功耗PWM比较器，其特征在于，所述电压求和模块包括：第十二NMOS管(MN₀)，第六NMOS管(MN₆)，第二PMOS管(MP₂)，第一电阻(R₁)，第二电阻(R₂)和第三电阻(R₃)，其中，

所述第十二NMOS管(MN₀)的栅极接控制所述功率器件的开关信号(V_n)，所述第十二NMOS管(MN₀)的漏极与第二输入电压相连，所述第十二NMOS管(MN₀)的源极与所述第一电阻(R₁)的一端相连，并连接所述第三电阻(R₃)的一端，所述第十二NMOS管(MN₀)的衬底接地，且所述第一电阻(R₁)的另一端接地；

所述第三电阻(R₃)的另一端与所述第二PMOS管(MP₂)的漏极相连，并与所述第二电阻(R₂)的一端相连，并输出所述第一电压(V_a)；

所述第二PMOS管(MP₂)的源极和衬底连接并接电源电压，所述第二PMOS管(MP₂)的栅极与所述偏置电压(V_bias)连接，所述第六NMOS管(MN₆)的源极与所述第二电阻(R₂)的另一端相连，所述第六NMOS管(MN₆)的栅极与所述斜坡补偿电压(V_slope)连接，且所述第六NMOS管(MN₆)的衬底接地，所述第六NMOS管(MN₆)的漏极与电源电压连接。