CN117175938B - 一种直流-直流转换器 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种直流‑直流转换器，误差放大模块将信号转换模块输出的电压输出信号处理为误差放大信号并输入至信号处理模块，信号处理模块对误差放大信号和输入的斜坡信号进行处理，输出电流信号；信号输入模块根据信号处理模块输出的电流信号以及信号输入模块中的导通电阻确定分压信号，并根据分压信号以及信号输入模块中的电源电压确定第一电压输入信号，并将第一电压输入信号输入至信号转换模块；信号转换模块用于根据第一电压输入信号和第二电压输入信号确定电压输出信号，并将电压输出信号输出至误差放大模块；第二电压输入信号根据电源电压以及信号转换模块中的功率变换模块的电感电流确定。本申请能够在简化电路结构的同时提高响应速度。

Description

一种直流-直流转换器

技术领域

本申请涉及电路技术领域，具体而言，涉及一种直流-直流转换器。

背景技术

直流-直流转换器也被称为DC-DC转换器，它是电能转换电路，可以将直流电源转换为不同电压的直流电源，在各个领域中得到了广泛的应用，例如：可作为固定频率转换器，又称作脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation，PWM）转换器。现有的直流-直流转换器在实际应用中，需要不断减小直流-直流转换器中的电感值，减小电感值有助于减小电路体积。

然而，减小电感值会增加电感电流的上升斜率和下降斜率，电感电流的上升斜率越大，则电流采样电路会发生电流采样值失真，且由于电流采样电路结构较为复杂，会占用较大的芯片面积。

发明内容

有鉴于此，本申请的目的在于提供一种直流-直流转换器，能够在简化电路结构的同时提高响应速度。

第一方面，本申请实施例提供了一种直流-直流转换器，包括：信号处理模块、信号输入模块、信号转换模块和误差放大模块，所述信号处理模块和所述信号输入模块的输出端与所述信号转换模块的输入端连接，所述信号转换模块的第一输出端通过所述误差放大模块与所述信号处理模块的输入端连接，所述信号转换模块的第二输出端与所述信号输入模块的输入端连接；

所述误差放大模块，用于将所述信号转换模块输出的电压输出信号处理为误差放大信号，并将所述误差放大信号输入至所述信号处理模块；

所述信号处理模块，用于对所述误差放大信号和输入至所述信号处理模块中的斜坡信号进行处理，输出电流信号；

所述信号输入模块，用于根据所述信号处理模块输出的电流信号以及所述信号输入模块中的导通电阻确定分压信号，并根据所述分压信号以及所述信号输入模块中的电源电压确定第一电压输入信号，并将所述第一电压输入信号输入至所述信号转换模块；

所述信号转换模块，用于根据所述第一电压输入信号和第二电压输入信号确定电压输出信号，并将所述电压输出信号输出至所述误差放大模块；其中，所述第二电压输入信号是根据所述电源电压以及所述信号转换模块中的功率变换模块的电感电流确定的。

在本申请的一种可选实施例中，所述信号处理模块包括运算放大器、第一晶体管和第一电阻；

所述运算放大器的正极输入端与所述误差放大模块的输出端连接，所述运算放大器的负极输入端与所述第一晶体管的漏极连接，所述运算放大器的输出端与所述第一晶体管的栅极连接，所述第一晶体管的源极与所述信号转换模块的第一输入端连接，所述第一晶体管的漏极还与所述第一电阻的一端连接，所述第一电阻的另一端用于输入斜坡信号。

在本申请的一种可选实施例中，所述信号处理模块包括第二电阻、第三电阻、第二晶体管、第三晶体管、第四晶体管、第五晶体管、第六晶体管和第七晶体管；

所述第二晶体管的栅极与所述误差放大模块的输出端连接，所述第二晶体管的源极通过所述第二电阻与所述信号输入模块中的电源连接，所述第二晶体管的漏极与所述第三晶体管的源极连接；所述第四晶体管的栅极用于输入斜坡信号，所述第四晶体管的源极通过所述第三电阻与所述信号输入模块中的电源连接，所述第四晶体管的漏极与所述第五晶体管的源极连接；

所述第三晶体管与所述第六晶体管组成电流镜，所述第五晶体管与所述第七晶体管组成电流镜，所述第六晶体管的源极与所述第五晶体管的源极连接，所述第七晶体管的源极与所述信号转换模块的第一输入端连接。

在本申请的一种可选实施例中，还包括振荡模块，所述振荡模块与所述信号处理模块连接，所述振荡模块用于向所述信号处理模块输入斜坡信号。

在本申请的一种可选实施例中，所述信号输入模块包括电源模块和第八晶体管；

所述电源模块的输出端与所述第八晶体管的源极连接，所述第八晶体管的漏极与所述信号转换模块的第一输入端连接，所述第八晶体管的栅极与所述信号转换模块中脉宽调制控制器的输出端连接。

在本申请的一种可选实施例中，所述信号转换模块包括比较模块、脉宽调制控制器和功率变换模块；

所述比较模块的负极输入端与所述信号处理模块的输出端以及所述信号输入模块的输出端连接，所述比较模块的正极输入端与所述功率变换模块的第二输出端连接，所述比较模块的输出端与所述脉宽调制控制器的输入端连接；所述脉宽调制控制器的第一输出端与所述功率变换模块的第一输入端以及所述信号输入模块的输入端连接，所述脉宽调制控制器的第二输出端与所述功率变换模块的第二输入端连接，所述功率变换模块的第一输出端与所述误差放大模块的输入端连接。

在本申请的一种可选实施例中，所述功率变换模块包括开关单元、电容单元、电感单元和第九晶体管；

所述第九晶体管的栅极与所述脉宽调制控制器的第一输出端连接，所述第九晶体管的源极与所述信号输入模块中的电源连接，所述第九晶体管的漏极与所述开关单元的第一端连接，所述开关单元的第二端与所述脉宽调制控制器的第二输出端连接，所述第九晶体管的漏极还与所述电感单元的一端以及所述比较模块的正极输入端连接，所述电感单元的另一端与所述电容单元的一端以及所述误差放大模块的输入端连接；

所述电容单元的另一端以及所述开关单元的第三端接地。

在本申请的一种可选实施例中，所述信号输入模块中的导通电阻与所述第九晶体管的导通电阻成预设比例；

其中，所述预设比例的范围在10至100000之间。

在本申请的一种可选实施例中，所述比较模块包括第十晶体管、第十一晶体管、第一电流源、第二电流源和反相器；

所述第十晶体管的源极与所述功率变换模块的第二输出端连接，所述第十晶体管的漏极与所述第一电流源的一端连接，所述第十晶体管的栅极与所述第十晶体管的漏极连接，所述第十晶体管的漏极与所述第十一晶体管的栅极连接，所述第十一晶体管的源极与所述信号处理模块的输出端连接，所述第十一晶体管的漏极与所述第二电流源的一端以及所述反相器的输入端连接，所述反相器的输出端与所述脉宽调制控制器的输入端连接；

所述第一电流源的另一端和所述第二电流源的另一端接地。

在本申请的一种可选实施例中，所述误差放大模块包括电压采样器和误差放大器；

所述电压采样器的输入端与所述信号转换模块的输出端连接，所述电压采样器的输出端与误差放大器的负极输入端连接，所述误差放大器的正极输入端用于输入参考电压，所述误差放大器的输出端与所述信号处理模块的输入端连接。

本申请实施例至少具有以下有益效果：

本申请实施例提供的直流-直流转换器，在取消电流采样电路的同时，还能够达到与现有技术中的直流-直流转换器相同的等效比较结果，不会因电流采样电路的性能限制，而造成电流采样值失真；还可以使用电感值更小的电感，且电路占用面积较小，能够在简化电路结构的同时提高响应速度。

为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1示出了现有技术中的直流-直流转换器的结构示意图；

图2示出了本申请实施例所提供的一种直流-直流转换器的结构示意图；

图3示出了本申请实施例所提供的另一种直流-直流转换器的结构示意图；

图4示出了本申请实施例所提供的第一种信号处理模块的结构示意图；

图5示出了本申请实施例所提供的第二种信号处理模块的结构示意图；

图6示出了本申请实施例所提供的功率变换模块的结构示意图；

图7示出了本申请实施例所提供的比较模块的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的每个其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本说明书中使用用语“一个”、“一”、“该”和“所述”用以表示存在一个或多个要素/组成部分/等；用语“包括”和“具有”用以表示开放式的包括在内的意思并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素/组成部分/等；用语“第一”和“第二”等仅作为标记使用，不是对其对象的数量限制。

应当理解，在本申请实施例中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或者两个以上。“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“包含A、B和/或C”是指包含A、B、C三者中任1个或任2个或3个。

应当理解，在本申请实施例中，“与A对应的B”、“与A相对应的B”、“A与B相对应”或者“B与A相对应”，表示B与A相关联，根据A可以确定B。根据A确定B并不意味着仅仅根据A确定B，还可以根据A和/或其他信息确定B。

另外，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的全部其他实施例，都属于本申请保护的范围。

首先，直流-直流转换器也被称为DC-DC转换器，它是电能转换电路，可以将直流电源转换为不同电压的直流电源，在各个领域中得到了广泛的应用，例如：可作为固定频率转换器，又称作脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation，PWM）转换器。

示例性的，以现有技术中的直流-直流转换器为例进行说明，如图1所示，电感电流的上升斜率等于，其中，/>为输入电压，/>为输出电压，L为电感的电感值（即位于直流-直流转换器的功率变换模块中电感的电感值）。电感电流的上升斜率越大，则电流采样电路由于速度限制会导致电流采样值失真，另外现有技术中的电流采样电路结构较复杂，因此占用较大的芯片面积。图1中的PWMO的产生原理为：斜坡信号Ramp的电流与电流采样信号乘以一个电阻值后相加，再与误差放大信号EAO的电压在比较器中进行比较后，产生脉宽调制信号PWMO，以PWMO信号（利用PWMO信号的占空比信息）去控制功率转换级。图1中如果不加电流采样信号，则为较为原始的电压控制方式，其环路响应速度较慢，如果增加电流采样信号，则为电流控制方式，其环路响应速度较快。图1中比较器的等效功能是：比较/>与/>。其中，Is可表示为（1/K）×IL，K为采样比例数，Is为电流采样的电流值，IL为电感电流，R为设计电阻，/>为斜坡信号Ramp的电压，/>为误差放大器输出的误差放大信号EAO的电压，也可以看成等效比较/>与。

也就是说，现有的直流-直流转换器在实际应用中，需要不断减小直流-直流转换器中的电感值，减小电感值有助于减小电路体积。然而，减小电感值会增加电感电流的上升斜率和下降斜率，电感电流的上升斜率越大，则电流采样电路会发生电流采样值失真，且由于电流采样电路结构较为复杂，会占用较大的芯片面积。

基于此，本申请实施例提供了一种直流-直流转换器，能够在简化电路结构的同时提高响应速度。

请参阅图2，图2示出了本申请实施例所提供的一种直流-直流转换器的结构示意图。如图2中所示，本申请实施例提供的直流-直流转换器，包括：信号处理模块400、信号输入模块100、信号转换模块200和误差放大模块300，信号处理模块400和信号输入模块100的输出端与信号转换模块200的输入端连接，信号转换模块200的第一输出端通过误差放大模块300与信号处理模块400的输入端连接，信号转换模块200的第二输出端与信号输入模块100的输入端连接。

其中，信号处理模块400、信号输入模块100、信号转换模块200和误差放大模块300之间的信号传输过程如下所示：

误差放大模块300将信号转换模块200输出的电压输出信号处理为误差放大信号，并将误差放大信号输入至信号处理模块400；信号处理模块400对误差放大信号和输入至信号处理模块400中的斜坡信号进行处理，输出电流信号；信号输入模块100根据信号处理模块400输出的电流信号以及信号输入模块100中的导通电阻确定分压信号，并根据分压信号以及信号输入模块100中的电源电压确定第一电压输入信号，并将第一电压输入信号输入至信号转换模块200；信号转换模块200根据第一电压输入信号和第二电压输入信号确定电压输出信号，并将电压输出信号输出至误差放大模块300；其中，第二电压输入信号是根据电源电压以及信号转换模块200中的功率变换模块的电感电流确定的。

本申请实施例为避免电流采样电路所带来的不良影响，引入信号输入模块，并与其他电路模块相互配合以达到与现有技术中的直流-直流转换器相同的等效比较结果，电路结构简单，进一步减小了电路面积，提高了电路的响应速度，解决了现有直流-直流转换器中，电感的电感值适应度低及芯片面积大的问题，能够在简化电路结构的同时提高响应速度。

一种可选的实施例中，如图3所示，信号输入模块100包括电源模块110和第八晶体管111；信号转换模块200包括比较模块210、脉宽调制控制器220和功率变换模块230；误差放大模块300包括电压采样器310和误差放大器320；信号处理模块400选用减法运算电路，还包括振荡模块500。

具体地，电源模块110的输出端与第八晶体管111的源极连接，第八晶体管111的漏极与信号转换模块的第一输入端（比较模块210的负极输入端）连接，第八晶体管111的栅极与信号转换模块200中的脉宽调制控制器220的第一输出端连接。比较模块210的负极输入端与信号处理模块400的输出端以及信号输入模块100的输出端（第八晶体管111的漏极）连接，比较模块210的正极输入端与功率变换模块230的第二输出端连接，比较模块210的输出端与脉宽调制控制器220的输入端连接；脉宽调制控制器220的第一输出端与功率变换模块230的第一输入端以及信号输入模块100的输入端（第八晶体管111的栅极）连接，脉宽调制控制器220的第二输出端与功率变换模块230的第二输入端连接，功率变换模块230的第一输出端与误差放大模块300中的电压采样器310的输入端连接，电压采样器310的输出端与误差放大器320的负极输入端连接，误差放大器320的正极输入端用于输入参考电压，误差放大器320的输出端与信号处理模块400的输入端连接。

此外，直流-直流转换器还可以包括振荡模块500，当信号处理模块400为减法运算模块时，具体地，减法运算模块包括第一输入端和第二输入端，误差放大器320的输出端与信号处理模块400（减法运算模块）的第一输入端连接，振荡模块500与信号处理模块400的第二输入端连接，振荡模块500用于向信号处理模块400输入斜坡信号。

在图3所示的直流-直流转换器的信号输入模块100中，电源模块110为直流电源，输入电源电压，功率变换模块230的第一输出端输出电压输出信号/>，由于本申请实施例中的直流-直流转换器为电流控制方式，作用是将输入的电源电压/>转换为电压输出信号/>。如/>为5V，/>为3V，整个反馈环路会自动调整开关导通的占空比来实现直流-直流转换器功能，让电压输出信号为稳定值。

进一步地，第八晶体管111在工作时可以等效为一个电阻，其电阻值与高侧开关导通电阻成预设比例，其中，高侧开关导通电阻可指功率变换模块230中的第九晶体管的导通电阻，即第八晶体管111的导通电阻是高侧开关导通电阻的K倍，K可以取10至100000之间的数值，以使芯片（电路）间的电压差异尽量小。

可选地，振荡模块500用于产生斜坡信号Ramp，并将斜坡信号Ramp的电压输入至信号处理模块400；信号处理模块400用于对斜坡信号Ramp的电压/>以及误差放大信号EAO的电压/>进行求差以获得电压差值信号/>，并对电压差值信号进行处理得到电流信号/>，其中，R1为信号处理模块400中的电阻，R1被设计为电阻值等于图1中的直流-直流转换器的设计电阻R的电阻值。示例性的，信号处理模块可以为减法模块Sub。

其中，在图3所示的直流-直流转换器的误差放大模块300中，电压采样器310用于对电压输出信号进行采样以获得电压反馈信号Vfb，误差放大器320用于将电压反馈信号Vfb与参考电压信号Vref进行比较，以获得误差放大信号EAO的电压。

具体地，功率变换模块230在进行电压转换的同时，也发生了功率转换，可以理解成功率变换模块230为功率很大的电压转换模块。误差放大器320用于将参考电压信号Vref与电压反馈信号Vfb进行比较以及误差放大，以输出误差放大信号EAO的电压。其中，参考电压信号Vref可以采用带隙基准电压，也可以是带隙基准电压的分压值。脉宽调制控制器220用于驱动功率变换模块230中的功率开关的导通和关断。电压采样器310用于采样电压输出信号得到电压反馈信号Vfb。

这里，当电压Vfb低于电压Vref时，误差放大信号EAO的电压将升高，导致信号处理模块400输出的电流增加，进而导致/>的电压减小，比较模块210输出信号PWMO的占空比将增加，经过功率变换模块230的第一输出端输出电压输出信号/>增加，将调高Vfb的电压值。其中，Vref电压指的是误差放大器320的正极输入端输入的电压，Vfb电压指的是误差放大器320的负极输入端输入的电压。

当电压Vfb高于电压Vref时，误差放大信号EAO的电压将减小，导致信号处理模块400输出的电流减小，进而导致/>的电压增加，比较模块210输出信号PWMO的占空比将减小，经过功率变换模块230的第一输出端输出电压输出信号/>减小，将调低Vfb的电压值。

可见，上述反馈环路形成了负反馈，当此负反馈环路稳定时，电压Vfb等于电压Vref，这样就可以实现精确控制电压Vfb，间接精确控制电压输出信号的效果。

进一步地，在图3所示的直流-直流转换器的信号转换模块200中，比较模块210用于对负极输入端输入的第一电压输入信号与正极输入端输入的第二电压输入信号进行比较，以生成并输出脉宽调制信号PWMO。其中，，/>，IL为电感电流，/>为高侧开关导通电阻。具体地，当比较模块210的负极输入端输入的第一电压输入信号/>大于正极输入端输入的第二电压输入信号/>时，脉宽调制信号PWMO为低电平；当负极输入端输入的第一电压输入信号/>小于正极输入端输入的第二电压输入信号时，脉宽调制信号PWMO为高电平；即比较模块210输出的脉宽调制信号PWMO在负极输入端输入的第一电压输入信号/>等于正极输入端输入的第二电压输入信号/>时翻转。

这里，比较模块210用于比较与/>，也就是等效比较和/>，两者中都包含了电源电压/>，可以等效为/>和/>，进一步等效比较和/>，也就是等效比较/>与。

假设，等于1/K，则等效比较/>与/>，两者都乘以R1，则等效比较/>与/>。进一步地，两者都加上/>，则等效比较/>与/>，这里，由于R1的电阻值被设计成与图1中的直流-直流转换器的设计电阻R相同的电阻值，因此，本申请图3中的比较模块产生的PWMO的等效比较效果与现有技术的图1中的等效比较效果相同，但本申请的实现方式不受图1中电流采样电路的性能限制，且电路面积较小。

需要说明的是，在本申请实施例提供的直流-直流转换器中，当电感电流IL较小时，比较模块210的负极输入端的E2节点处的电压值以及比较模块210的正极输入端的SW节点处的电压值/>接近电源电压/>，因此，比较模块210需采用共模输入范围高至电压的结构，这与现有技术中的实现方式也是不同的。

下面通过具体的实施例来说明上述图3中所示的一些电路模块，需要注意的是，实现上述目的的方式不限于此，本实施例在此不作任何限制。

一种可选的实施例中，请参阅图4，图4示出了本申请实施例所提供的第一种信号处理模块的结构示意图。如图4所示，信号处理模块400包括运算放大器401、第一晶体管402和第一电阻403；运算放大器401的正极输入端与误差放大模块的输出端（如误差放大器320的输出端）连接，运算放大器401的负极输入端与第一晶体管402的漏极连接，运算放大器401的输出端与第一晶体管402的栅极连接，第一晶体管402的源极与信号转换模块的第一输入端（如比较模块210的负极输入端）连接，第一晶体管402的漏极还与第一电阻403的一端连接，第一电阻403的另一端用于输入斜坡信号。

具体的，运算放大器401与第一晶体管402、第一电阻403构成一个负反馈环路，若此负反馈环路调整让运算放大器401的负极输入端输入的电压等于误差放大信号EAO的电压/>，则第一电阻403的电流等于/>，其中，/>为误差放大信号EAO的电压值，/>为运算放大器401的负极输入端的N1节点处的电压值，/>为斜坡信号Ramp的电压值，R1为第一电阻403的电阻值。根据基尔霍夫定律，第一电阻403的电流等于比较模块210的负极输入端的E2节点处的电流。另外，第一晶体管402为NMOS晶体管。

另一种可选的实施例中，请参阅图5，图5示出了本申请实施例所提供的第二种信号处理模块的结构示意图。如图5所示，信号处理模块400包括第二电阻411、第三电阻412、第二晶体管413、第三晶体管414、第四晶体管415、第五晶体管416、第六晶体管417和第七晶体管418；第二晶体管413的栅极与误差放大模块的输出端（如误差放大器320的输出端）连接，第二晶体管413的源极通过第二电阻411与信号输入模块中的电源连接，第二晶体管413的漏极与第三晶体管414的源极连接；第四晶体管415的栅极用于输入斜坡信号（如与振荡模块500连接），第四晶体管415的源极通过第三电阻412与信号输入模块中的电源连接，第四晶体管415的漏极与第五晶体管416的源极连接；第三晶体管414与第六晶体管417组成电流镜，第五晶体管416与第七晶体管418组成电流镜，第六晶体管417的源极与第五晶体管416的源极连接，第七晶体管418的源极与信号转换模块的第一输入端（如比较模块210的负极输入端）连接。

具体的，第二晶体管413和第四晶体管415均为PMOS晶体管，第三晶体管414、第六晶体管417、第五晶体管416、第七晶体管418均为NMOS晶体管。

第二电阻411的电流值等于，第三电阻412的电流值等于/>，其中，/>为信号输入模块中的电源的电压值，/>为误差放大信号EAO的电压值，/>为斜坡信号Ramp的电压值，/>为第二晶体管413和第四晶体管415的阈值电压，/>为第二电阻的电阻值，/>为第三电阻的电阻值。

可选地，第二晶体管413和第四晶体管415是类型相同的PMOS晶体管，且尺寸设计完全相同，版图中采用匹配设计。可选地，第二电阻411与第三电阻412为类型相同的电阻，且尺寸设计完全相同，版图中采用匹配设计。可选地，第三晶体管414与第六晶体管417是类型相同的晶体管；第五晶体管416与第七晶体管418是类型相同的晶体管，且尺寸设计完全相同，版图中采用匹配设计。

其中，第三晶体管414与第六晶体管417构成电流镜，第五晶体管416与第七晶体管418构成电流镜，第五晶体管416的电流等于第三电阻412的电流减去第六晶体管417的电流，等于。假设，第二电阻411和第三电阻412都被设计为电阻等于现有技术中的设计电阻R，则第五晶体管416的电流等于。

也就是说，信号处理模块400输出的电流为，比较模块210的负极输入端的E2节点处的电压值/>等于/>，比较模块210的正极输入端的SW节点处的电压值/>等于/>。其中，/>表示第八晶体管111对应的等效电阻，/>表示高侧开关导通电阻，如功率变换模块230中的第九晶体管231的导通电阻。

一种可选的实施例中，请参阅图6，图6示出了本申请实施例所提供的功率变换模块的结构示意图，如图6所示，功率变换模块230包括开关单元232、电容单元234、电感单元233和第九晶体管231；第九晶体管231的栅极与脉宽调制控制器220的第一输出端连接，第九晶体管231的源极与信号输入模块中的电源连接，第九晶体管231的漏极与开关单元232的第一端连接，开关单元232的第二端与脉宽调制控制器220的第二输出端连接，第九晶体管231的漏极还与电感单元233的一端以及比较模块210的正极输入端连接，电感单元233的另一端与电容单元234的一端以及误差放大模块的输入端（如电压采样器310的输入端）连接；电容单元的另一端以及开关单元232的第三端接地。

其中，第九晶体管231的栅极作为功率变换模块230的第一输入端DH与脉宽调制控制器220的第一输出端连接，开关单元232的第二端作为功率变换模块230的第二输入端DL与脉宽调制控制器220的第二输出端连接，电感单元233未与开关单元232的第一端连接的一端作为功率变换模块230的第一输出端OUT与电压采样器310的输入端连接。

可选地，第八晶体管111与第九晶体管231应采用相同类型的器件，只是其宽长比不同，例如：第九晶体管231的宽长比相对于第八晶体管111的宽长比更大。可选地，第八晶体管111与第九晶体管231采用匹配的版图设计。其中，第八晶体管111与第九晶体管231可以都为PMOS管，第八晶体管111与第九晶体管231也可以同时为NMOS晶体管或者其他晶体管，例如：双极型晶体管（NPN型或者PNP型），也可以为IGBT（绝缘栅双极型晶体管）。

这里，脉宽调制控制器220的第一输出端DH输出高侧占空比控制信号，脉宽调制控制器222的第二输出端DL输出低侧占空比控制信号，用于驱动功率变换模块230中的开关单元232的导通或关断，以在开关单元232的导通或关断的控制下将输入的电源电压转换为电压输出信号/>。

一种可选的实施例中，请参阅图7，图7示出了本申请实施例所提供的比较模块的结构示意图，如图7所示，比较模块210包括第十晶体管211、第十一晶体管212、第一电流源213、第二电流源214和反相器215；第十晶体管211的源极与功率变换模块的第二输出端DL连接，第十晶体管211的漏极与第一电流源213的一端连接，第十晶体管211的栅极与第十晶体管211的漏极连接，第十晶体管211的漏极与第十一晶体管212的栅极连接，第十一晶体管212的源极与信号处理模块400的输出端连接，第十一晶体管212的漏极与第二电流源214的一端以及反相器215的输入端连接，反相器215的输出端与脉宽调制控制器220的输入端连接；第一电流源213的另一端和第二电流源214的另一端接地。

具体的，当比较模块210的正极输入端的SW节点处的电压值低于比较模块210的负极输入端的E2节点处的电压值/>时，第十晶体管211的栅极电压较低，导致流经第十一晶体管212的电流较大，此时反相器215的输入电压为高电平，经过反相器215后的PWMO信号的电压为低电平。

当比较模块210的正极输入端的SW节点处的电压值高于比较模块210的负极输入端的E2节点处的电压值/>时，第十晶体管211的栅极电压较高，导致流经第十一晶体管212的电流较小，此时反相器215的输入电压为低电平，经过反相器215后的PWMO信号的电压为高电平。这种比较模块210的共模输入范围较大，可以高至接近电源电压/>，甚至稍高于电源电压/>。

可选地，第十晶体管211与第十一晶体管212是相同类型的晶体管；第一电流源213与第二电流源214为产生相同电流值的电流源。示例性的，第十晶体管211与第十一晶体管212均为PMOS晶体管，且第十晶体管211与第十一晶体管212为相同类型的PMOS晶体管，尺寸设计也完全相同，版图中采用匹配设计。第一电流源213与第二电流源214具有相同的电流值，且第一电流源213与第二电流源214在版图中采用匹配设计。

另外，可将本申请的方案应用于电源转换器，即电源转换器可以包括上述实施例中描述的直流-直流转换器。

本申请实施例提供的直流-直流转换器，在取消电流采样电路的同时，还能够达到与现有技术中的直流-直流转换器相同的等效比较结果，不会因电流采样电路的性能限制，而造成电流采样值失真；还可以使用电感值更小的电感，且电路占用面积较小，能够在简化电路结构的同时提高响应速度。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本申请的具体实施方式，用以说明本申请的技术方案，而非对其限制，本申请的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种直流-直流转换器，其特征在于，包括：信号处理模块、信号输入模块、信号转换模块和误差放大模块，所述信号处理模块和所述信号输入模块的输出端与所述信号转换模块的输入端连接，所述信号转换模块的第一输出端通过所述误差放大模块与所述信号处理模块的输入端连接，所述信号转换模块的第二输出端与所述信号输入模块的输入端连接；

所述误差放大模块，用于将所述信号转换模块输出的电压输出信号处理为误差放大信号，并将所述误差放大信号输入至所述信号处理模块；

所述信号处理模块，用于对所述误差放大信号和输入至所述信号处理模块中的斜坡信号进行处理，输出电流信号；

所述信号输入模块，用于根据所述信号处理模块输出的电流信号以及所述信号输入模块中的导通电阻确定分压信号，并根据所述分压信号以及所述信号输入模块中的电源电压确定第一电压输入信号，并将所述第一电压输入信号输入至所述信号转换模块；

所述信号转换模块，用于根据所述第一电压输入信号和第二电压输入信号确定电压输出信号，并将所述电压输出信号输出至所述误差放大模块；其中，所述第二电压输入信号是根据所述电源电压以及所述信号转换模块中的功率变换模块的电感电流确定的。

2.根据权利要求1所述的直流-直流转换器，其特征在于，所述信号处理模块包括运算放大器、第一晶体管和第一电阻；

所述运算放大器的正极输入端与所述误差放大模块的输出端连接，所述运算放大器的负极输入端与所述第一晶体管的漏极连接，所述运算放大器的输出端与所述第一晶体管的栅极连接，所述第一晶体管的源极与所述信号转换模块的第一输入端连接，所述第一晶体管的漏极还与所述第一电阻的一端连接，所述第一电阻的另一端用于输入斜坡信号。

3.根据权利要求1所述的直流-直流转换器，其特征在于，所述信号处理模块包括第二电阻、第三电阻、第二晶体管、第三晶体管、第四晶体管、第五晶体管、第六晶体管和第七晶体管；

所述第二晶体管的栅极与所述误差放大模块的输出端连接，所述第二晶体管的源极通过所述第二电阻与所述信号输入模块中的电源连接，所述第二晶体管的漏极与所述第三晶体管的源极连接；所述第四晶体管的栅极用于输入斜坡信号，所述第四晶体管的源极通过所述第三电阻与所述信号输入模块中的电源连接，所述第四晶体管的漏极与所述第五晶体管的源极连接；

所述第三晶体管与所述第六晶体管组成电流镜，所述第五晶体管与所述第七晶体管组成电流镜，所述第六晶体管的源极与所述第五晶体管的源极连接，所述第七晶体管的源极与所述信号转换模块的第一输入端连接。

4.根据权利要求2或3所述的直流-直流转换器，其特征在于，还包括振荡模块，所述振荡模块与所述信号处理模块连接，所述振荡模块用于向所述信号处理模块输入斜坡信号。

5.根据权利要求1所述的直流-直流转换器，其特征在于，所述信号输入模块包括电源模块和第八晶体管；

所述电源模块的输出端与所述第八晶体管的源极连接，所述第八晶体管的漏极与所述信号转换模块的第一输入端连接，所述第八晶体管的栅极与所述信号转换模块中脉宽调制控制器的输出端连接。

6.根据权利要求1所述的直流-直流转换器，其特征在于，所述信号转换模块包括比较模块、脉宽调制控制器和功率变换模块；

所述比较模块的负极输入端与所述信号处理模块的输出端以及所述信号输入模块的输出端连接，所述比较模块的正极输入端与所述功率变换模块的第二输出端连接，所述比较模块的输出端与所述脉宽调制控制器的输入端连接；所述脉宽调制控制器的第一输出端与所述功率变换模块的第一输入端以及所述信号输入模块的输入端连接，所述脉宽调制控制器的第二输出端与所述功率变换模块的第二输入端连接，所述功率变换模块的第一输出端与所述误差放大模块的输入端连接。

7.根据权利要求6所述的直流-直流转换器，其特征在于，所述功率变换模块包括开关单元、电容单元、电感单元和第九晶体管；

所述第九晶体管的栅极与所述脉宽调制控制器的第一输出端连接，所述第九晶体管的源极与所述信号输入模块中的电源连接，所述第九晶体管的漏极与所述开关单元的第一端连接，所述开关单元的第二端与所述脉宽调制控制器的第二输出端连接，所述第九晶体管的漏极还与所述电感单元的一端以及所述比较模块的正极输入端连接，所述电感单元的另一端与所述电容单元的一端以及所述误差放大模块的输入端连接；

所述电容单元的另一端以及所述开关单元的第三端接地。

8.根据权利要求7所述的直流-直流转换器，其特征在于，所述信号输入模块中的导通电阻与所述第九晶体管的导通电阻成预设比例；

其中，所述预设比例的范围在10至100000之间。

9.根据权利要求6所述的直流-直流转换器，其特征在于，所述比较模块包括第十晶体管、第十一晶体管、第一电流源、第二电流源和反相器；

所述第十晶体管的源极与所述功率变换模块的第二输出端连接，所述第十晶体管的漏极与所述第一电流源的一端连接，所述第十晶体管的栅极与所述第十晶体管的漏极连接，所述第十晶体管的漏极与所述第十一晶体管的栅极连接，所述第十一晶体管的源极与所述信号处理模块的输出端连接，所述第十一晶体管的漏极与所述第二电流源的一端以及所述反相器的输入端连接，所述反相器的输出端与所述脉宽调制控制器的输入端连接；

所述第一电流源的另一端和所述第二电流源的另一端接地。

10.根据权利要求1所述的直流-直流转换器，其特征在于，所述误差放大模块包括电压采样器和误差放大器；

所述电压采样器的输入端与所述信号转换模块的输出端连接，所述电压采样器的输出端与误差放大器的负极输入端连接，所述误差放大器的正极输入端用于输入参考电压，所述误差放大器的输出端与所述信号处理模块的输入端连接。