峰值電流模升壓轉(zhuǎn)換器的動態(tài)斜坡補(bǔ)償電路設(shè)計(jì)

摘 要： 基于HHNEC 0.35 ?滋m BCD工藝設(shè)計(jì)了一種應(yīng)用于峰值電流模升壓轉(zhuǎn)換器的動態(tài)斜坡補(bǔ)償電路。該電路能夠跟隨輸入輸出信號變化，相應(yīng)給出適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償量，從而避免了常規(guī)斜坡補(bǔ)償所帶來的系統(tǒng)帶載能力低及瞬態(tài)響應(yīng)慢等問題。經(jīng)Cadence Spectre驗(yàn)證，該電路能夠達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
關(guān)鍵詞： 峰值電流模；升壓轉(zhuǎn)換器；動態(tài)斜坡補(bǔ)償；減法器電路；V-I轉(zhuǎn)換器

近年來，隨著眾多的便攜式電子和消費(fèi)類電子產(chǎn)品進(jìn)入市場，低工作電壓、高效率、長壽命的電源轉(zhuǎn)換器受到廣泛關(guān)注。峰值電流模PWM型DC-DC因其動態(tài)響應(yīng)快、增益帶寬大、補(bǔ)償電路簡單等優(yōu)點(diǎn)，獲得了廣泛的應(yīng)用[1]。但是，峰值電流模式變換器工作于CCM模式且占空比D>0.5時(shí)，系統(tǒng)存在開環(huán)不穩(wěn)定性及由此引發(fā)的抗噪聲性能差等問題。為解決這些問題，必須在這類變換器中引入斜坡補(bǔ)償。
傳統(tǒng)的斜坡補(bǔ)償方法有固定斜率補(bǔ)償和分段線性補(bǔ)償[2]。這些補(bǔ)償方法簡單、易于實(shí)現(xiàn)。但這些補(bǔ)償方法沒有考慮到系統(tǒng)在不同的占空比D需要的補(bǔ)償量是不同的，因而常常會產(chǎn)生過補(bǔ)償現(xiàn)象，這會使系統(tǒng)的帶載能力下降，瞬態(tài)響應(yīng)變慢。動態(tài)斜坡補(bǔ)償就是根據(jù)不同的占空比D而動態(tài)改變補(bǔ)償信號，因而可以很好地解決上述問題。參考文獻(xiàn)[3]利用跨導(dǎo)放大器和電流鏡來獲得所需的補(bǔ)償信號，其中電流的加減增加了功耗，電流鏡的使用也增大了版圖面積；參考文獻(xiàn)[4~6]利用MOS管的柵源電壓相互抵消得到與輸入輸出相關(guān)的補(bǔ)償信號，但是無法保證MOS管的柵源電壓能被完全抵消，因而補(bǔ)償精度不夠。
本文給出的動態(tài)斜坡補(bǔ)償電路利用差分輸入方式的比例運(yùn)算電路產(chǎn)生與占空比相關(guān)的同步不失真補(bǔ)償信號。
1 動態(tài)斜坡補(bǔ)償原理
1.1 峰值電流模升壓型轉(zhuǎn)換器工作原理
圖1所示為峰值電流模Boost DC-DC轉(zhuǎn)換器的基本框圖，它主要由大功率開關(guān)管、擁有電感電流檢測模塊、帶頻率補(bǔ)償?shù)妮敵鲭妷悍答伨W(wǎng)絡(luò)的PWM發(fā)生器和功率管驅(qū)動電路組成。當(dāng)功率管導(dǎo)通時(shí)，電感電流流經(jīng)電阻RSEN，產(chǎn)生電感電流檢測信號VS(t)。誤差放大器對輸出電壓的采樣信號與參考電壓Vref的差值進(jìn)行放大，得到信號Vf(t)，Vf(t)再疊加斜坡補(bǔ)償信號后得到VC(t)。電感電流檢測信號VS(t)與輸出電壓反饋信號VC(t)相比較，從而可以根據(jù)需要的輸入輸出電壓的比率準(zhǔn)確地