CN116317996A - 一种误差放大器和电源转换装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种误差放大器和电源转换装置。误差放大器包括跨导放大模块和隔离缓冲模块，所述跨导放大模块的第一输入端接入参考电压，所述跨导放大模块的第二输入端接入电压变换电路输出的反馈电压；所述隔离缓冲模块连接于所述跨导放大模块的输出端和所述误差放大器的输出端之间；所述隔离缓冲模块用于复制所述跨导放大模块的输出端的信号并输出，以及隔离通过所述误差放大器的输出端反馈至所述跨导放大模块的噪声。本发明通过设置隔离缓冲模块提高了误差放大器输出的准确性和可靠性，保证了电源转换装置输出的稳定性。

Description

一种误差放大器和电源转换装置
技术领域
本发明涉及电路技术领域，尤其涉及一种误差放大器和电源转换装置。
背景技术
电源转换装置用于将其接入的输入电压转换为不同电压值的输出电压，电源转换装置中通常包括电压变换电路、电流采样模块、比较器和误差放大器。其中，误差放大器是电源转换装置的核心部件。误差放大器的一端连接参考电压作为基准，另一端接收来自电压变换电路的反馈电压，误差放大器将两输入电压差值进行放大。比较器将电流采样模块输出的电流采样信号与误差放大器的输出信号进行比较得到PWM控制信号，该PWM控制信号用于控制电压变换电路的工作状态。
目前，误差放大器包括跨导放大器（Operational Transconductance Amplifier,OTA），跨导放大器的输出信号通常传输至比较器的负向输入端，同时，电流采样信号输入至比较器的正向输入端，电流采样模块在采样过程中生成于采样电流信号中的纹波可以通过比较器的差分对耦合到误差放大器中，对误差放大器的工作状态产生干扰，从而影响误差放大器输出的准确性和可靠性，进而影响电源转换装置输出的稳定性。
发明内容
本发明提供了一种误差放大器和电源转换装置，以提高误差放大器输出的准确性和可靠性，保证电源转换装置输出的稳定性。
根据本发明的一方面，提供了一种误差放大器，包括跨导放大模块，所述跨导放大模块的第一输入端接入参考电压，所述跨导放大模块的第二输入端接入电压变换电路输出的反馈电压；
隔离缓冲模块，所述隔离缓冲模块连接于所述跨导放大模块的输出端和所述误差放大器的输出端之间；所述隔离缓冲模块用于复制所述跨导放大模块的输出端的信号并输出，以及隔离通过所述误差放大器的输出端反馈至所述跨导放大模块的噪声。
可选的，所述跨导放大模块包括：差分输入单元、第一电流镜、第二电流镜和第三电流镜；所述差分输入单元的第一输入端连接所述跨导放大模块的第一输入端，所述差分输入单元的第二输入端连接所述跨导放大模块的第二输入端；所述差分输入单元用于将所述参考电压转换成第一电流，将所述反馈电压转换为第二电流，并通过所述差分输入单元的第一输出端输出所述第一电流，通过所述差分输入单元的第二输出端输出所述第二电流；所述第一电流镜的输入端与所述差分输入单元的第一输出端电连接，所述第一电流镜的输出端与所述跨导放大模块的输出端电连接；所述第一电流镜用于根据所述第一电流输出第三电流；所述第二电流镜的输入端与所述差分输入单元的第二输出端电连接，所述第二电流镜的输出端与所述第三电流镜的输入端电连接；所述第二电流镜用于根据所述第二电流输出第四电流；所述第三电流镜的输入端与所述第二电流镜的输出端电连接，所述第三电流镜的输出端与所述跨导放大模块的输出端电连接；所述第三电流镜用于根据所述第四电流输出第五电流。
可选的，所述差分输入单元包括：偏置子单元、第一晶体管和第二晶体管；所述第一晶体管的源极和所述第二晶体管的源极均与所述偏置子单元电连接，所述第一晶体管的栅极作为所述差分输入单元的第一输入端，所述第一晶体管的漏极作为所述差分输入单元的第一输出端，所述第二晶体管的栅极作为所述差分输入单元的第二输入端，所述第二晶体管的漏极作为所述差分输入单元的第二输出端；所述第一电流镜包括：第三晶体管和第四晶体管；所述第三晶体管的漏极连接所述第一晶体管的漏极，所述第三晶体管的栅极连接所述第三晶体管的漏极和所述第四晶体管的栅极，所述第四晶体管的漏极连接所述第一电流镜的输出端，所述第三晶体管的源极和所述第四晶体管的源极均接入所述第二电源信号；所述第二电流镜包括：第五晶体管和第六晶体管；所述第五晶体管的漏极连接所述第二晶体管的漏极，所述第五晶体管的栅极连接所述第五晶体管的漏极和所述第六晶体管的栅极，所述第六晶体管的漏极连接所述第二电流镜的输出端，所述第五晶体管的源极和所述第六晶体管的源极均接入所述第二电源信号；所述第三电流镜包括：第七晶体管和第八晶体管；所述第七晶体管的漏极连接所述第三电流镜的输入端，所述第七晶体管的栅极连接所述第八晶体管的栅极和所述第七晶体管的漏极，所述第八晶体管的漏极连接所述第三电流镜的输出端，所述第七晶体管的源极和所述第八晶体管的源极均接入所述第一电源信号。
可选的，所述隔离缓冲模块包括：电压跟随单元、第一偏置电流源和第二偏置电流源；所述电压跟随单元的输入端与所述跨导放大模块的输出端电连接，所述电压跟随单元的第一电源端接入第一电源信号，所述电压跟随单元的第一偏置端与所述第一偏置电流源电连接，所述电压跟随单元的第二电源端接入第二电源信号；所述电压跟随单元的第二偏置端与所述第二偏置电流源电连接，并与所述误差放大器的输出端连接。
可选的，所述第一偏置电流源包括：第九晶体管；所述第九晶体管的栅极与所述第一电流镜的输入端电连接，所述第九晶体管的源极接入所述第二电源信号，所述第九晶体管的漏极与所述电压跟随单元的第一偏置端电连接；所述第一偏置电流源用于根据所述第一电流生成所述第一偏置端所需要的偏置电流；和/或，所述第二偏置电流源包括：第十晶体管；所述第十晶体管的栅极与所述第三电流镜的输入端电连接，所述第十晶体管的源极接入所述第一电源信号，所述第十晶体管的漏极与所述电压跟随单元的第二偏置端电连接；所述第二偏置电流用于根据所述第四电流生成所述第二偏置端所需要的偏置电流。
可选的，所述电压跟随单元包括：第一被控输出子单元和第二被控输出子单元；所述第一被控输出子单元的控制端连接所述电压跟随单元的输入端，所述第一被控输出子单元的第一端连接所述电压跟随单元的第一电源端，所述第一被控输出子单元的第二端连接所述电压跟随单元的第一偏置端，所述第二被控输出子单元的控制端连接所述第一被控输出子单元的第二端，所述第二被控输出子单元的第一端连接所述电压跟随单元的第二电源端，所述第二被控输出子单元的第二端连接所述电压跟随单元的第二偏置端。
可选的，所述第一被控输出子单元包括：第十一晶体管；所述第十一晶体管的栅极连接所述第一被控输出子单元的控制端，所述第十一晶体管的漏极连接所述电压跟随单元的第一电源端，所述第十一晶体管的源极连接所述第一被控输出子单元的第二端；所述第二被控输出子单元包括：第十二晶体管；所述第十二晶体管的栅极连接所述第二被控输出子单元的控制端，所述第十二晶体管的源极连接所述第二被控输出子单元的第二端，所述第十二晶体管的漏极连接所述电压跟随单元的第二电源端。
可选的，所述第十一晶体管为N型MOS管，所述第十二晶体管为P型MOS管，且所述第十一晶体管和所述第十二晶体管的阈值电压的绝对值相同。
可选的，所述第一被控输出子单元还包括：第一限流电阻；所述第一限流电阻的第一端连接所述第十一晶体管的漏极，所述第一限流电阻的第二端连接所述电压跟随单元的第一电源端；所述第二被控输出子单元还包括：第二限流电阻；所述第二限流电阻的第一端连接所述第十二晶体管的漏极，所述第二限流电阻的第二端连接所述电压跟随单元的第二电源端。
可选的，所述隔离缓冲模块包括第十六晶体管、第十七晶体管、第五电阻和第六电阻；所述第十六晶体管的栅极连接所述第一电流镜的输出端，所述第十六晶体管的漏极连接所述第五电阻的一端，所述第五电阻的另一端接入第一电源信号，所述第十六晶体管的源极连接所述第十七晶体管的源极和所述误差放大器的输出端，所述第十七晶体管的栅极连接所述第二电流镜的输出端，所述第十七晶体管的漏极连接所述第六电阻的一端，所述第六电阻的另一端接入第二电源信号。
可选的，所述隔离缓冲模块包括第十八晶体管、第十九晶体管、第七电阻、第八电阻和第九电阻；所述第十八晶体管的源极分别连接所述跨导放大模块的输出端和所述第七电阻的第一端；所述第十八晶体管的漏极分别连接所述第十九晶体管的源极和所述第九电阻的第一端；所述第十九晶体管的漏极分别连接所述第八电阻的第一端和所述误差放大器的输出端；其中，所述第七电阻的第二端和所述第八电阻的第二端均接入第一电源信号，所述第九电阻的第二端接入第二电源信号；或者，所述第七电阻的第二端和所述第八电阻的第二端均接入所述第二电源信号，所述第九电阻的第二端接入所述第一电源信号。
根据本发明的另一方面，提供了一种电源转换装置，包括：电压变换电路、电流采样模块、比较器、驱动控制器和本发明任意实施例所提供的误差放大器；所述电压变换电路的电流采样端连接所述电流采样模块输入端，所述电压变换电路的反馈输出端连接所述误差放大器的第二输入端，所述电流采样模块的输出端连接所述比较器的正向输入端，所述误差放大器的输出端连接所述比较器的负向输入端，所述比较器的输出端连接所述驱动控制器的输入端，所述驱动控制器的输出端连接所述电压变换电路的控制端。
本发明实施例的技术方案，提供了一种误差放大器，包括跨导放大模块和隔离缓冲模块，隔离缓冲模块连接于跨导放大模块的输出端和误差放大器的输出端之间；隔离缓冲模块用于复制所述跨导放大模块的输出端的信号并输出，以及隔离通过误差放大器的输出端反馈至跨导放大模块的噪声。其中，跨导放大模块主要承担误差放大功能，用于将参考电压和反馈电压的差值放大并输出。隔离缓冲模块主要承担噪声隔离功能，可将跨导放大模块的输出信号复制并输出，基于隔离缓冲模块不具有逆向传输功能的特性，可以有效将误差放大器输出端的噪声隔离在外，使其不能耦合进跨导放大模块中，以保证误差放大器的工作稳定性。因此，相比于现有技术，本发明实施例可以提高误差放大器输出的准确性和可靠性，保证电源转换装置输出的稳定性。
应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种误差放大器的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的跨导放大模块的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的跨导放大模块的电路图；
图4是本发明实施例提供的另一种误差放大器的结构示意图；
图5是本发明实施例提供的电压跟随单元的电路图；
图6是本发明实施例提供的一种误差放大器的电路图；
图7是本发明实施例提供的另一种误差放大器的电路图；
图8是本发明实施例提供的又一种误差放大器的电路图；
图9是本发明实施例提供的又一种误差放大器的电路图；
图10是本发明实施例提供的一种电源转换装置的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
本发明实施例提供了一种误差放大器。图1是本发明实施例提供的一种误差放大器的结构示意图，如图1所示，误差放大器100包括跨导放大模块110和隔离缓冲模块120。跨导放大模块110的第一输入端接入参考电压Vref，跨导放大模块110的第二输入端接入电压变换电路输出的反馈电压Vfb。隔离缓冲模块120连接于跨导放大模块110的输出端comp1和误差放大器100的输出端Vout之间；隔离缓冲模块120用于复制跨导放大模块110的输出端的信号并输出，以及隔离通过误差放大器100的输出端Vout反馈至跨导放大模块110的噪声。
本实施例中，误差放大器100可以应用于电源转换装置，用来将参考电压Vref和电压变换电路输出的反馈电压Vfb比较并产生误差放大信号。跨导放大模块110可采用现有技术中任意跨导放大器的结构，用于放大参考电压Vref和反馈电压Vfb之间的差值并将放大结果输出。隔离缓冲模块120是用于隔离由误差放大器100的输出端Vout耦合到误差放大器内部的噪声纹波的功能模块，例如，包括BUFFER缓冲电路。同时，隔离缓冲模块120可以正确复制并输出跨导放大模块110的放大结果。
本发明实施例提供的误差放大器中，包括跨导放大模块110和隔离缓冲模块120，隔离缓冲模块120连接于跨导放大模块110的输出端comp1和误差放大器100的输出端Vout之间；隔离缓冲模块120用于复制所述跨导放大模块110的输出端comp1的信号并输出，以及隔离通过误差放大器100的输出端Vout反馈至跨导放大模块110的噪声。其中，跨导放大模块110主要承担误差放大功能，用于将参考电压和反馈电压的差值放大并输出。隔离缓冲模块120主要承担噪声隔离功能，可将跨导放大模块110的输出信号复制并输出，基于隔离缓冲模块120不具有逆向传输功能的特性，可以有效将误差放大器100输出端的噪声隔离在外，使其不能耦合进跨导放大模块110中，以保证误差放大器100的工作稳定性。因此，相比于现有技术，本发明实施例可以提高误差放大器100输出的准确性和可靠性，保证电源转换装置输出的稳定性。
上述各实施方式示例性地给出了误差放大器中各功能模块的作用过程，下面对各功能模块可能具有的具体结构进行示例性说明。
图2是本发明实施例提供的跨导放大模块的结构示意图，如图2所示，在一种实施方式中，可选地，跨导放大模块110包括差分输入单元210、第一电流镜220、第二电流镜230和第三电流镜240。
具体地，差分输入单元210的第一输入端连接跨导放大模块110的第一输入端，接入参考电压Vref，差分输入单元210的第二输入端连接跨导放大模块110的第二输入端，接入反馈电压Vfb。差分输入单元210用于将参考电压转换成第一电流I1，并通过差分输入单元210的第一输出端输出第一电流I1，以及将反馈电压Vfb转换为第二电流I2，并通过差分输入单元210的第二输出端输出第二电流I2。示例性地，差分输入单元210包括差分放大电路，可以有效地稳定静态工作点。
第一电流镜220的输入端与差分输入单元210的第一输出端电连接，第一电流镜220的输出端与跨导放大模块110的输出端comp1电连接；第一电流镜220用于根据第一电流I1输出第三电流I3。第二电流镜230的输入端与差分输入单元210的第二输出端电连接，第二电流镜230的输出端与第三电流镜240的输入端电连接；第二电流镜230用于根据第二电流I2输出第四电流I4。第三电流镜240的输入端与第二电流镜230的输出端电连接，第三电流镜240的输出端与跨导放大模块110的输出端comp1电连接；第三电流镜240用于根据第四电流I4输出第五电流I5。第三电流I3与第五电流I5共同作用于跨导放大模块110的放大结果。
其中，电流镜电路一般称为电流控制电流源，其受控电流与输入参考电流存在与镜像电流系数有关的倍数关系，镜像电流系数仅受电流镜中器件尺寸比例的影响。电流镜能精确复制电流而不受工艺和温度影响，输出电流的大小实际上仅受器件尺寸比例的影响，采用多个电流镜复制差分输入单元输出的各电流，可保证跨导放大模块110进行放大的准确性和可靠性。示例性地，可设置第一电流镜220和第二电流镜230的镜像电流系数均为K，并设置第三电流镜240的镜像电流系数为1；K＞1。
图3是本发明实施例提供的跨导放大模块的电路图，如图3所示，在上述各实施方式的基础上，可选地，差分输入单元210包括偏置子单元、第一晶体管M1和第二晶体管M2。第一晶体管M1的源极和第二晶体管M2的源极均与偏置子单元电连接，第一晶体管M1的栅极作为差分输入单元210的第一输入端，接入参考电压Vref，第一晶体管M1的漏极作为差分输入单元210的第一输出端；第二晶体管M2的栅极作为差分输入单元210的第二输入端，接入反馈电压Vfb，第二晶体管M2的漏极作为差分输入单元210的第二输出端。示例性地，第一晶体管M1和第二晶体管M2均采用PMOS管以降低输入闪烁噪声。
示例性地，偏置子单元包括第十三晶体管M13，作为尾电流管提供偏置电流。第十三晶体管M13的源极接入第一电源信号V1，第十三晶体管M13的漏极连接第一晶体管M1的源极和第二晶体管M2的源极，第十三晶体管M13的栅极可接入偏置控制信号，以使偏置子单元能够提供差分输入单元210工作所需的偏置电流。
继续参见图3，在上述各实施方式的基础上，可选地，第一电流镜220包括：第三晶体管M3和第四晶体管M4；第三晶体管M3的漏极连接第一晶体管M1的漏极，第三晶体管M3的栅极连接第三晶体管M3的漏极和第四晶体管M4的栅极，第四晶体管M4的漏极连接第一电流镜220的输出端，第三晶体管M3的源极和第四晶体管M4的源极均接入第二电源信号V2。
继续参见图3，在上述各实施方式的基础上，可选地，第二电流镜230包括：第五晶体管M5和第六晶体管M6；第五晶体管M5的漏极连接第二晶体管M2的漏极，第五晶体管M5的栅极连接第五晶体管M5的漏极和第六晶体管M6的栅极，第六晶体管M6的漏极连接第二电流镜230的输出端，第五晶体管M5的源极和第六晶体管M6的源极均接入第二电源信号V2。
继续参见图3，在上述各实施方式的基础上，可选地，第三电流镜240包括：第七晶体管M7和第八晶体管M8；第七晶体管M7的漏极连接第三电流镜240的输入端，第七晶体管M7的栅极连接第八晶体管M8的栅极和第七晶体管M7的漏极，第八晶体管M8的漏极连接第三电流镜240的输出端，第七晶体管M7的源极和第八晶体管M8的源极接入第一电源信号V1。
第一电流镜220的输出端和第三电流镜240的输出端均与跨导放大模块110的输出端comp1连接。示例性地，跨导放大模块110中的各晶体管均为MOS管。由于跨导放大模块110的电路是完全对称结构，因此，在进行小信号分析时，可采用半边电路分析法，假设所有的晶体管匹配，电流镜均处于理想状态，由此得到跨导放大模块110的增益Av为：Av=Kgm1(ro4//ro8),其中，K为第四晶体管M4与第八晶体管M8的宽长比的比值，gm1为第一晶体管M1的跨导，ro4是第四晶体管M4的等效输出阻抗，ro8是第八晶体管M8的等效输出阻抗。
在上述各实施方式的基础上，可选地，隔离缓冲模块120可以包括多种构成方式，下面就其中的几种进行示例性地说明。
图4是本发明实施例提供的另一种误差放大器的结构示意图，如图4所示，在一种实施方式中，可选地，隔离缓冲模块120可包括电压跟随单元121、第一偏置电流源122和第二偏置电流源123。电压跟随单元121的输入端a13与跨导放大模块110的输出端comp1电连接，电压跟随单元121的第一电源端a15接入第一电源信号V1，电压跟随单元121的第一偏置端a16与第一偏置电流源122电连接，电压跟随单元121的第二电源端a17接入第二电源信号V2；电压跟随单元121的第二偏置端a18与第二偏置电流源123电连接，并作为误差放大器100的输出端Vout。其中，电压跟随单元121用于复制跨导放大模块110的输出端comp1的信号并输出，以及隔离通过误差放大器100的输出端Vout反馈至跨导放大模块110的噪声；第一偏置电流源122和第二偏置电流源123用于提供电压跟随单元121工作所需的偏置电流。
本实施例中，电压跟随单元121可以是电压增益为1的运算放大电路，使电压跟随单元121在复制跨导放大模块110输出的放大结果的同时，使电路具有较强的带负载能力。电压跟随单元121的第二偏置端a18作为误差放大器100的输出端Vout，将电压跟随单元121复制的电信号作为误差放大信号输出，由于电压跟随单元121不具有逆向传输功能，输出端Vout的电信号无法经过电压跟随单元121传输至跨导放大模块110的输出端comp1。因此，采样电流信号中的纹波等噪声无法传输至跨导放大模块110中，不会影响跨导放大模块110的工作状态，相当于有效实现了噪声隔离。示例性地，电压跟随单元121可包括电压跟随器。
第一偏置电流源122和第二偏置电流源123为电压跟随单元121提供偏置电流，以保证电压跟随单元121工作在线性范围，为电压跟随单元121提供直流工作点。例如，第一偏置电流源122和第二偏置电流源123包括晶体管电路。示例性地，第一电源信号V1为电源信号，第二电源信号V2为接地信号。
本实施例中，隔离缓冲模块120主要承担噪声隔离功能，通过电压跟随单元121可将跨导放大模块110的输出信号复制并输出，基于电压跟随单元121不具有逆向传输功能的特性，可以有效将误差放大器100输出端的噪声隔离在外，使其不能耦合进跨导放大模块110中，以保证误差放大器100的工作稳定性。同时，第一偏置电流源122和第二偏置电流源123为电压跟随单元121提供偏置电流，以保证电压跟随单元121工作在线性范围，从而扩大误差放大器的适用范围并提高其工作稳定性。
图5是本发明实施例提供的电压跟随单元的电路图，如图5所示，在一种实施方式中，可选地，电压跟随单元121包括：第一被控输出子单元410和第二被控输出子单元420。第一被控输出子单元410的控制端连接电压跟随单元121的输入端a13，接入跨导放大模块110输出端comp1的信号，第一被控输出子单元410的第一端连接电压跟随单元121的第一电源端a15，第一被控输出子单元410的第二端连接电压跟随单元121的第一偏置端a16，第二被控输出子单元420的控制端连接第一被控输出子单元410的第二端，第二被控输出子单元420的第一端连接电压跟随单元121的第二电源端a17，第二被控输出子单元420的第二端连接电压跟随单元121的第二偏置端a18。
其中，第一被控输出子单元410的第二端作为其输出端，第一被控输出子单元410用于根据其控制端和第一端的信号控制其输出信号，由于第一被控输出子单元410的第一端接入第一电源信号V1，为固定电位，因此实际上第一被控输出子单元410的输出受到控制端接入的跨导放大模块110的输出信号的控制。相应的，第二被控输出子单元420的第二端作为其输出端，由于第二被控输出子单元420的第一端接入第二电源信号V2，为固定电位，因此实际上第二被控输出子单元420的输出受到第一被控输出子单元410的输出信号的控制。因此，通过调整两被控输出子单元的受控过程，例如调整被控输出子单元的控制信号与输出信号之间的倍数关系，可实现对跨导放大模块输出信号的等比复制和输出。
具体地，第一被控输出子单元410可以包括：第十一晶体管M11；第十一晶体管M11的栅极连接第一被控输出子单元410的控制端，第十一晶体管M11的漏极连接电压跟随单元121的第一电源端a15，第十一晶体管M11的源极连接第一被控输出子单元410的第二端。第二被控输出子单元420可以包括：第十二晶体管M12；第十二晶体管M12的栅极连接第二被控输出子单元420的控制端，第十二晶体管M12的源极连接第二被控输出子单元420的第二端，第十二晶体管M12的漏极连接电压跟随单元121的第二电源端a17。
示例性地，第十一晶体管M11为N型MOS管，第十二晶体管M12为P型MOS管，且第十一晶体管M11和第十二晶体管M12的阈值电压的绝对值相同，以构成放大倍数为1的电压跟随器。第十一晶体管M11的栅极作为电压跟随单元121的输入端，第十一晶体管M11源极的电压相较于栅极的电压降低值为第十一晶体管M11的阈值电压。第十二晶体管M12的源极作为电压跟随单元121的输出端，第二晶体管M12源极的电压相较于栅极的电压增加值为第十二晶体管M12的阈值电压，由于第十一晶体管M11和第十二晶体管M12的阈值电压的绝对值相同，第十二晶体管M12源极的电压与第十一晶体管M11的栅极电压相同，即第十一晶体管M11和第十二晶体管M12构成电压跟随器，使得电压跟随单元121的输出电压与跨导放大模块110的输出电压相同，同时增加了电路的带负载能力。
图6是本发明实施例提供的一种误差放大器的电路图，参考图6，在上述各实施方式的基础上，可选地，第一被控输出子单元410还包括：第一限流电阻R1；第一限流电阻R1的第一端连接第十一晶体管M11的漏极，第一限流电阻R1的第二端接入第一电源信号V1。以及，第二被控输出子单元420还包括：第二限流电阻R2；第二限流电阻R2的第一端连接第十二晶体管M12的漏极，第二限流电阻R2的第二端接入第二电源信号V2。其中，第一限流电阻R1和第二限流电阻R2作为限流电阻，分别对第一被控输出子单元410和第二被控输出子单元420进行电流限值，以防电流过大损坏电路元件。
继续参见图6，在上述各实施方式的基础上，可选地，在误差放大器中，第一偏置电流源122包括：第九晶体管M9；第九晶体管M9的栅极与第一电流镜220的输入端电连接，第九晶体管M9的源极接入第二电源信号V2，第九晶体管M9的漏极与电压跟随单元121的第一偏置端a16电连接。那么，实际上，第九晶体管M9与第一电流镜220中的第三晶体管M3构成一个电流镜，第一偏置电流源122可根据第一电流生成第一偏置端a16所需要的偏置电流。也就是说，本实施例利用跨导放大模块110中的部件与第九晶体管M9构成第一偏置电流源122，无需再为第九晶体管M9的栅极施加其他偏置控制信号即可向第十一晶体管M11提供偏置电流，通过第三晶体管M3的复用来简化误差放大器的结构。
继续参见图6，在上述各实施方式的基础上，可选的，在误差放大器中，第二偏置电流源123包括：第十晶体管M10；第十晶体管M10的栅极与第三电流镜240的输入端电连接，第十晶体管M10的源极接入第一电源信号V1，第十晶体管M10的漏极与电压跟随单元121的第二偏置端a18电连接。实际上，第十晶体管M10与第三电流镜240中的第七晶体管M7构成一个电流镜，第二偏置电流源123可根据第四电流生成第二偏置端a18所需要的偏置电流。也就是说，本实施例利用跨导放大模块110中的部件与第十晶体管M10构成第二偏置电流源123，无需再为第十晶体管M10的栅极施加其他偏置控制信号即可向第十二晶体管M12提供偏置电流，通过第三晶体管M7的复用来简化误差放大器的结构。本实施例中，误差放大器的跨导放大模块110与隔离缓冲模块120连接，隔离缓冲模块120中的电压跟随单元121将跨导放大模块110输出的信号进行复制并输出，此时，误差放大器的增益Av’=Kgm1(ro4//ro8)（gm11×ro9/(ro9×gm11+1)）（gm12×ro12/(ro12×gm12+1)）,其中，gm11为第十一晶体管M11的跨导，gm12为第十二晶体管M12的跨导，ro9是第九晶体管M9的等效输出阻抗，ro12是第十二晶体管M12的等效输出阻抗。
如图6所示，在隔离缓冲模块120中，第十一晶体管M11、第九晶体管M9和第一限流电阻R1相当于构成一级缓冲器，第十二晶体管M12、第十晶体管M10和第二限流电阻R2相当于构成另一级缓冲器，隔离缓冲模块120相当于由两级缓冲结构构成。通过在误差放大器内部增加隔离缓冲模块120，可以提高误差放大器的带负载能力，由于隔离缓冲模块120具有单向传输特性，可减少误差放大器输出端Vout的噪声信号对跨导放大模块110的干扰。
上述实施例中的隔离缓冲模块120包括电压跟随单元121、第一偏置电流源122和第二偏置电流源123，基于电压跟随单元121不具有逆向传输功能的特性，将误差放大器100输出端的噪声隔离在外，其中，隔离缓冲模块120的构成不作限定，下面对隔离缓冲模块120的其他结构进行举例说明。
图7是本发明实施例提供的另一种误差放大器的电路图，如图7所示，在另一种实施方式中，可选地，隔离缓冲模块120包括第十六晶体管M16、第十七晶体管M17、第五电阻R5和第六电阻R6；第十六晶体管M16的栅极连接第一电流镜220的输出端，第十六晶体管M16的漏极连接第五电阻R5的一端，第五电阻R5的另一端接入第一电源信号V1，第十六晶体管M16的源极连接第十七晶体管M17的源极和误差放大器100的输出端Vout，第十七晶体管M17的栅极连接第二电流镜230的输出端，第十七晶体管M17的漏极连接第六电阻R6的一端，第六电阻R6的另一端接入第二电源信号V2。
本实施例中，第十六晶体管M16的栅极电压VA和第十七晶体管M17的栅极电压VB均为跨导放大模块110的输出电压，第十六晶体管M16和第十七晶体管M17构成差分放大单元，当差分放大倍数为1时，隔离缓冲模块120可实现对跨导放大模块110的输出信号的等比复制并输出，基于晶体管不具有逆向传输功能的特性，可以有效将误差放大器100输出端的噪声隔离在外，使其不能耦合进跨导放大模块110中，以保证误差放大器100的工作稳定性。
图8是本发明实施例提供的又一种误差放大器的电路图，如图8所示，在又一种实施方式中，可选地，隔离缓冲模块120包括第十八晶体管M18、第十九晶体管M19、第七电阻R7、第八电阻R8和第九电阻R9；第十八晶体管M18的源极分别连接跨导放大模块110的输出端comp1和第七电阻R7的第一端；第十八晶体管M18的漏极分别连接第十九晶体管M19的源极和第九电阻R9的第一端；第十九晶体管M19的漏极分别连接第八电阻R8的第一端和误差放大器100的输出端Vout；其中，第七电阻R7的第二端和第八电阻R8的第二端均接入第一电源信号V1，第九电阻R9的第二端接入第二电源信号V2。
本实施例中，第十八晶体管M18的栅极接入第一参考电压Vref1，第十九晶体管M19的栅极接入第二参考电压Vref2，第一参考电压Vref1和第二参考电压Vref2分别用于实现第十八晶体管M18和第十九晶体管M19的正常工作。第十八晶体管M18和第十九晶体管M19选用的MOS管不同，例如图8所示，第十八晶体管M18选用P型MOS管且第十九晶体管M19选用N型MOS管，第七电阻R7的第二端和第八电阻R8的第二端均接入第一电源信号V1，第九电阻R9的第二端接入第二电源信号V2。但该电源信号的接入方式不作为对本发明的限定，图9是本发明实施例提供的又一种误差放大器的电路图，如图9所示，第十八晶体管M18选用N型MOS管且第十九晶体管M19选用P型MOS管时，可相应地将第七电阻R7的第二端和第八电阻R8的第二端均接入第二电源信号V2，并将第九电阻R9的第二端接入第一电源信号V1。
本实施例中，通过设置第十八晶体管M18、第十九晶体管M19以及第一参考电压Vref1和第二参考电压Vref2，使得隔离缓冲模块120将跨导放大模块110的输出信号复制并输出，基于晶体管不具有逆向传输功能的特性，可以有效将误差放大器100输出端的噪声隔离在外，使其不能耦合进跨导放大模块110中，以保证误差放大器100的工作稳定性。
本发明实施例还提供了一种电源转换装置，包括本发明任意实施例所提供的误差放大器，具备相应的有益效果。图10是本发明实施例提供的一种电源转换装置的结构示意图。如图10所示，示例性地，电源转换装置10包括：电压变换电路11、电流采样模块12、比较器13、驱动控制器14和误差放大器100；电压变换电路11的电流采样端LX连接电流采样模块12的输入端，电压变换电路11的反馈输出端FB连接误差放大器100的第二输入端，电流采样模块12的输出端连接比较器13的正向输入端，误差放大器100的输出端连接比较器13的负向输入端，比较器13的输出端连接驱动控制器14的输入端，驱动控制器14的输出端连接电压变换电路11的控制端。
本实施例中，电压变换电路11输出的电压信号经过采样后由电压变换电路11的反馈输出端FB输出，误差放大器100的第一输入端输入的参考电压Vref由带隙基准电路产生。误差放大器100输出误差放大信号，误差放大信号与电流采样模块12经电流采样输出的信号通过比较器13比较后输出PWM信号，输出的PWM信号传输到驱动控制器14，驱动控制器14例如为PWM调制器，驱动控制器14的输出信号通过控制电压变换电路11中的功率管和整流管等的导通和关断，实现电源转换的功能。本实施例通过将带有隔离缓冲模块的误差放大器100接入电源装换装置10，减少了误差放大器100输出端信号对其内部的干扰，提高了电源转换装置10的精确度。
示例性地，电源转换装置10可以是buck（降压斩波）芯片，电压转换电路11具体可包括：由第十四晶体管M14、第十五晶体管M15、第一电感L1和第一电容C1构成的转换电路，以及由第三电阻R3和第四电阻R4构成的电压采样电路。具体地，第十四晶体管M14的源极接入电源信号VDD，第十四晶体管M14的漏极连接第一电感L1的一端，并作为电压变换电路11的电流采样端LX。第一电感L1的另一端连接第一电容C1的一端和第三电阻R3的一端，并作为电压变换电路10的输出端Vout’。第三电阻R3的另一端连接第四电阻R4的一端，并作为电压变换电路11的反馈输出端FB，第四电阻R4的另一端、第一电容C1的另一端以及第十五晶体管M15的源极均接地，第十五晶体管M15的漏极连接第十四晶体管M14的漏极。第十四晶体管M14的栅极和第十五晶体管M15的栅极均与驱动控制器14连接。
应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发明中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本发明的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。
上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。

Claims (12)

1.一种误差放大器，其特征在于，包括：
跨导放大模块，所述跨导放大模块的第一输入端接入参考电压，所述跨导放大模块的第二输入端接入电压变换电路输出的反馈电压；
隔离缓冲模块，所述隔离缓冲模块连接于所述跨导放大模块的输出端和所述误差放大器的输出端之间；所述隔离缓冲模块用于复制所述跨导放大模块的输出端的信号并输出，以及隔离通过所述误差放大器的输出端反馈至所述跨导放大模块的噪声。
2.根据权利要求1所述的误差放大器，其特征在于，所述跨导放大模块包括：差分输入单元、第一电流镜、第二电流镜和第三电流镜；
所述差分输入单元的第一输入端连接所述跨导放大模块的第一输入端，所述差分输入单元的第二输入端连接所述跨导放大模块的第二输入端；所述差分输入单元用于将所述参考电压转换成第一电流，将所述反馈电压转换为第二电流，并通过所述差分输入单元的第一输出端输出所述第一电流，通过所述差分输入单元的第二输出端输出所述第二电流；
所述第一电流镜的输入端与所述差分输入单元的第一输出端电连接，所述第一电流镜的输出端与所述跨导放大模块的输出端电连接；所述第一电流镜用于根据所述第一电流输出第三电流；
所述第二电流镜的输入端与所述差分输入单元的第二输出端电连接，所述第二电流镜的输出端与所述第三电流镜的输入端电连接；所述第二电流镜用于根据所述第二电流输出第四电流；
所述第三电流镜的输入端与所述第二电流镜的输出端电连接，所述第三电流镜的输出端与所述跨导放大模块的输出端电连接；所述第三电流镜用于根据所述第四电流输出第五电流。
3.根据权利要求2所述的误差放大器，其特征在于，所述差分输入单元包括：偏置子单元、第一晶体管和第二晶体管；所述第一晶体管的源极和所述第二晶体管的源极均与所述偏置子单元电连接，所述第一晶体管的栅极作为所述差分输入单元的第一输入端，所述第一晶体管的漏极作为所述差分输入单元的第一输出端，所述第二晶体管的栅极作为所述差分输入单元的第二输入端，所述第二晶体管的漏极作为所述差分输入单元的第二输出端；
所述第一电流镜包括：第三晶体管和第四晶体管；所述第三晶体管的漏极连接所述第一晶体管的漏极，所述第三晶体管的栅极连接所述第三晶体管的漏极和所述第四晶体管的栅极，所述第四晶体管的漏极连接所述第一电流镜的输出端，所述第三晶体管的源极和所述第四晶体管的源极均接入第二电源信号；
所述第二电流镜包括：第五晶体管和第六晶体管；所述第五晶体管的漏极连接所述第二晶体管的漏极，所述第五晶体管的栅极连接所述第五晶体管的漏极和所述第六晶体管的栅极，所述第六晶体管的漏极连接所述第二电流镜的输出端，所述第五晶体管的源极和所述第六晶体管的源极均接入所述第二电源信号；
所述第三电流镜包括：第七晶体管和第八晶体管；所述第七晶体管的漏极连接所述第三电流镜的输入端，所述第七晶体管的栅极连接所述第八晶体管的栅极和所述第七晶体管的漏极，所述第八晶体管的漏极连接所述第三电流镜的输出端，所述第七晶体管的源极和所述第八晶体管的源极均接入第一电源信号。
4.根据权利要求2所述的误差放大器，其特征在于，所述隔离缓冲模块包括：电压跟随单元、第一偏置电流源和第二偏置电流源；
所述电压跟随单元的输入端与所述跨导放大模块的输出端电连接，所述电压跟随单元的第一电源端接入第一电源信号，所述电压跟随单元的第一偏置端与所述第一偏置电流源电连接，所述电压跟随单元的第二电源端接入第二电源信号；所述电压跟随单元的第二偏置端与所述第二偏置电流源电连接，并与所述误差放大器的输出端连接。
5.根据权利要求4所述的误差放大器，其特征在于，所述第一偏置电流源包括：第九晶体管；所述第九晶体管的栅极与所述第一电流镜的输入端电连接，所述第九晶体管的源极接入所述第二电源信号，所述第九晶体管的漏极与所述电压跟随单元的第一偏置端电连接；所述第一偏置电流源用于根据所述第一电流生成所述第一偏置端所需要的偏置电流；
和/或，所述第二偏置电流源包括：第十晶体管；所述第十晶体管的栅极与所述第三电流镜的输入端电连接，所述第十晶体管的源极接入所述第一电源信号，所述第十晶体管的漏极与所述电压跟随单元的第二偏置端电连接；所述第二偏置电流用于根据所述第四电流生成所述第二偏置端所需要的偏置电流。
6.根据权利要求4所述的误差放大器，其特征在于，所述电压跟随单元包括：第一被控输出子单元和第二被控输出子单元；所述第一被控输出子单元的控制端连接所述电压跟随单元的输入端，所述第一被控输出子单元的第一端连接所述电压跟随单元的第一电源端，所述第一被控输出子单元的第二端连接所述电压跟随单元的第一偏置端，所述第二被控输出子单元的控制端连接所述第一被控输出子单元的第二端，所述第二被控输出子单元的第一端连接所述电压跟随单元的第二电源端，所述第二被控输出子单元的第二端连接所述电压跟随单元的第二偏置端。
7.根据权利要求6所述的误差放大器，其特征在于，所述第一被控输出子单元包括：第十一晶体管；所述第十一晶体管的栅极连接所述第一被控输出子单元的控制端，所述第十一晶体管的漏极连接所述电压跟随单元的第一电源端，所述第十一晶体管的源极连接所述第一被控输出子单元的第二端；
所述第二被控输出子单元包括：第十二晶体管；所述第十二晶体管的栅极连接所述第二被控输出子单元的控制端，所述第十二晶体管的源极连接所述第二被控输出子单元的第二端，所述第十二晶体管的漏极连接所述电压跟随单元的第二电源端。
8.根据权利要求7所述的误差放大器，其特征在于，所述第十一晶体管为N型MOS管，所述第十二晶体管为P型MOS管，且所述第十一晶体管和所述第十二晶体管的阈值电压的绝对值相同。
9.根据权利要求7所述的误差放大器，其特征在于，所述第一被控输出子单元还包括：第一限流电阻；所述第一限流电阻的第一端连接所述第十一晶体管的漏极，所述第一限流电阻的第二端连接所述电压跟随单元的第一电源端；
所述第二被控输出子单元还包括：第二限流电阻；所述第二限流电阻的第一端连接所述第十二晶体管的漏极，所述第二限流电阻的第二端连接所述电压跟随单元的第二电源端。
10.根据权利要求2所述的误差放大器，其特征在于，所述隔离缓冲模块包括第十六晶体管、第十七晶体管、第五电阻和第六电阻；所述第十六晶体管的栅极连接所述第一电流镜的输出端，所述第十六晶体管的漏极连接所述第五电阻的一端，所述第五电阻的另一端接入第一电源信号，所述第十六晶体管的源极连接所述第十七晶体管的源极和所述误差放大器的输出端，所述第十七晶体管的栅极连接所述第二电流镜的输出端，所述第十七晶体管的漏极连接所述第六电阻的一端，所述第六电阻的另一端接入第二电源信号。
11.根据权利要求1-3任一项所述的误差放大器，其特征在于，所述隔离缓冲模块包括第十八晶体管、第十九晶体管、第七电阻、第八电阻和第九电阻；所述第十八晶体管的源极分别连接所述跨导放大模块的输出端和所述第七电阻的第一端；所述第十八晶体管的漏极分别连接所述第十九晶体管的源极和所述第九电阻的第一端；所述第十九晶体管的漏极分别连接所述第八电阻的第一端和所述误差放大器的输出端；
其中，所述第七电阻的第二端和所述第八电阻的第二端均接入第一电源信号，所述第九电阻的第二端接入第二电源信号；或者，所述第七电阻的第二端和所述第八电阻的第二端均接入所述第二电源信号，所述第九电阻的第二端接入所述第一电源信号。
12.一种电源转换装置，其特征在于，包括：电压变换电路、电流采样模块、比较器、驱动控制器和权利要求1-11任一项所述的误差放大器；所述电压变换电路的电流采样端连接所述电流采样模块输入端，所述电压变换电路的反馈输出端连接所述误差放大器的第二输入端，所述电流采样模块的输出端连接所述比较器的正向输入端，所述误差放大器的输出端连接所述比较器的负向输入端，所述比较器的输出端连接所述驱动控制器的输入端，所述驱动控制器的输出端连接所述电压变换电路的控制端。
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