專利名稱：一種分段線性斜坡補(bǔ)償方法及其電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種分段線性斜坡補(bǔ)償方法及其電路，更具體地說，涉及一種應(yīng)用于 峰值電流模DC-DC電壓轉(zhuǎn)換器中的分段線性斜坡補(bǔ)償方法及其電路。
背景技術(shù)：
脈沖寬度調(diào)制(Pulse Width Modulation，簡(jiǎn)稱PWM)反饋控制技術(shù)廣泛應(yīng)用在 DC-DC開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器中，PWM控制方式主要有兩種電壓?？刂品绞胶碗娏髂？刂品绞?。其中，峰值電流模式控制是一種固定時(shí)鐘開啟，峰值電流關(guān)斷的控制方法由于具 有動(dòng)態(tài)性能優(yōu)越，環(huán)路帶寬大和瞬間峰值電流限流功能等優(yōu)點(diǎn)而得到了最廣泛的采用。但 是實(shí)際應(yīng)用中也存在著一個(gè)問題，就是在占空比D > 50%的時(shí)候，峰值電流模式控制方式 存在著固有的環(huán)路不穩(wěn)定現(xiàn)象，容易發(fā)生斜坡振蕩；于是引入了一個(gè)斜坡補(bǔ)償信號(hào)，疊加到 檢測(cè)到的峰值電感電流信號(hào)上，以使系統(tǒng)在占空比大于50%的時(shí)候工作穩(wěn)定、能消除次斜 坡振蕩現(xiàn)象。由于固定頻率的峰值電流模式控制技術(shù)具有很好的優(yōu)點(diǎn)，因而得到普遍的采用。 但是在占空比D > 50 %的時(shí)候，容易出現(xiàn)次諧波振蕩的現(xiàn)象，如

圖1所示。圖1是占空比D > 50%時(shí)峰值電流模式控制的電感電流波形，圖中的Vc是誤差放 大器的輸出控制電壓，ΔΙΟ是干擾電流，ml和m2分別是電感電流的上升和下降斜率。由圖 中可知，經(jīng)過一個(gè)周期，由ΔΙ0電流引起的誤差Δ Il為AZ1=AZ0X^"(1)
W1那么也可以證明經(jīng)過η個(gè)周期后，ΔΙ0電流引起的誤差Δ In為M=M0X^r(2)
Ifll于是可以得到下面的結(jié)論當(dāng)m2 < ml,即D < 50%時(shí)，Δ In將逐漸變小趨于0，這個(gè)時(shí)候整個(gè)控制環(huán)路系統(tǒng)
是穩(wěn)定工作的。當(dāng)m2 > ml，即D > 50%時(shí)，Δ In將逐漸變大，這個(gè)時(shí)候整個(gè)控制環(huán)路系統(tǒng)是不穩(wěn) 定的，不能正常工作，造成電源的抗干擾能力很差。為了解決這個(gè)問題，引入了一個(gè)補(bǔ)償?shù)男逼滦盘?hào)，疊加到所檢測(cè)的電感電流信號(hào) 上。其原理示意圖如圖2所示，其中-m是補(bǔ)償斜坡電壓的斜率。經(jīng)過一個(gè)周期，由Δ 10電流引起的誤差Δ Il為
a γm2-mΔ/,=Δ/0χ—^--C3；
ml+m同樣也可以證明經(jīng)過η個(gè)周期后，Δ 10電流引起的誤差Δ In為AZ1 = AZ0 χ(4)
4
由此可以得到使電流環(huán)穩(wěn)定的條件是
權(quán)利要求
1.一種分段線性斜坡補(bǔ)償方法，其特征在于，該方法應(yīng)用于峰值電流模DC-DC電壓轉(zhuǎn) 換器，采用隨占空比變化的分段線性斜坡補(bǔ)償方法，具體包括將DC-DC開關(guān)電源所有的占空比劃分為N(N> 1)個(gè)占空比區(qū)間； 根據(jù)每個(gè)占空比區(qū)間的最大占空比確定其相應(yīng)區(qū)間的補(bǔ)償斜率； 根據(jù)每個(gè)占空比區(qū)間的補(bǔ)償斜率對(duì)其相應(yīng)的占空比區(qū)間進(jìn)行電流補(bǔ)償。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分段線性斜坡補(bǔ)償方法，其特征在于，所述根據(jù)每個(gè)占空比 區(qū)間的最大占空比確定補(bǔ)償斜率的具體公式為m ^ 2D-\—，其中m補(bǔ)償斜率，D為最大占空比。 Tn2 ZL)
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的分段線性斜坡補(bǔ)償方法，其特征在于，在占空比大于 50 %時(shí)，對(duì)電感電流信號(hào)疊加斜坡補(bǔ)償信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的分段線性斜坡補(bǔ)償方法，其特征在于，在占空比大于預(yù)設(shè) 值S(S < 50% )時(shí)，對(duì)電感電流信號(hào)疊加斜坡補(bǔ)償信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分段線性斜坡補(bǔ)償方法，其特征在于，將DC-DC開關(guān)電源所有 的占空比劃分為4個(gè)占空比區(qū)間。
6.一種分段線性斜坡補(bǔ)償電路，其特征在于，該電路應(yīng)用于峰值電流模DC-DC電壓轉(zhuǎn) 換器，采用隨占空比變化的分段線性斜坡補(bǔ)償電路，具體包括晶體管Ml M6、M8 M9以及 晶體管MBl MB6 ；晶體管Ml、M2，晶體管M3、M4，晶體管M5、M6組成的三個(gè)獨(dú)立的差分對(duì)以并聯(lián)方式連接；晶體管M8、M9組成的電流鏡是一個(gè)電流傳輸電路，將所述三個(gè)獨(dú)立的差分對(duì)所產(chǎn)生的 斜坡電流根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行放大并傳輸出來；晶體管MB1、MB2，晶體管MB3、MB4，晶體管MB5、MB6分別組成三個(gè)共源共柵電流源； 其中，晶體管MB2的漏極與由晶體M6、M5組成的差分對(duì)連接，晶體管MB4的漏極與由晶 體M3、M4組成的差分對(duì)連接，晶體管MB6的漏極與由晶體管M2、M1組成的差分對(duì)連接；根據(jù)晶體管M8的電流變化劃分為四個(gè)占空比區(qū)間，并根據(jù)每個(gè)占空比區(qū)間的晶體管 M8的電流Im8進(jìn)行求導(dǎo)以得到其相應(yīng)區(qū)間的補(bǔ)償斜率，以及根據(jù)每個(gè)占空比區(qū)間的補(bǔ)償斜 率對(duì)其相應(yīng)的占空比區(qū)間進(jìn)行電流補(bǔ)償。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的分段線性斜坡補(bǔ)償電路，其特征在于，將晶體管Ml、M2，晶體 管M3、M4，晶體管M5、M6組成的差分對(duì)分別記為Cl，C2和C3，其增益分別為gml，gm2和gm3 (gml < gm2 < gm3)；振蕩器上產(chǎn)生的鋸齒波信號(hào)Vsote的變化范圍設(shè)為[V-Δ V，V+Δ V]，Cl，C2和 C3 的工作區(qū)間分另Ij 設(shè)為[VREF_L-AV1，VREF_L+AV1], [VREF_L-AV2, VREF_L+ Δ V2]禾口 [VREF_H-ΔV3, VREF_H+ΔV3]。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的分段線性斜坡補(bǔ)償電路，其特征在于，當(dāng)Vsote << VREF_L，流到晶體管M8上的電流為0，對(duì)應(yīng)
補(bǔ)償占空比區(qū)間； 當(dāng)Vs·逐漸增加到VREF_L-AV1，Cl中的晶體管Ml開始流電流到晶體管M8，此時(shí)對(duì) 應(yīng)[D1, D2]補(bǔ)償占空比區(qū)間，晶體管M8的電流Im8表示為IM8 = Smi X (Vslope-VREF_L)；當(dāng)Vs·繼續(xù)上升到VREF_L- Δ V2，C2中的晶體管Μ4開始輸出電流到管Μ8，此時(shí)對(duì)應(yīng)[D2, D3]補(bǔ)償占空比區(qū)間，晶體管M8的電流Im8表示為 IM8 = (gml+gm2) X (VSL。PE-VREF_L)；當(dāng)Vs·繼續(xù)上升到VREF_H- Δ V3，C3中的晶體管Μ5開始輸出電流到管Μ8，此時(shí)對(duì)應(yīng) [D3,1]補(bǔ)償占空比區(qū)間，晶體管Μ8的輸出電流Im8由Cl，C2，C3共同提供，表示為 Im8 = (gml+gJ X (VSLOPE-VREF_L)+gffl3X (Vslope-VREF_H)； 其中，D1-D3為占空比。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的分段線性斜坡補(bǔ)償電路，其特征在于， 對(duì)晶體管M8的電流Im8進(jìn)行求導(dǎo)，得到補(bǔ)償斜坡電流的補(bǔ)償斜率m m = 0D e
；m = ^Wxgmi0 e [D1, D2]； atdV(“i+gm2+gm3)D e [D3，1];at其中D表示占空比。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種分段線性斜坡補(bǔ)償方法，該方法應(yīng)用于峰值電流模DC-DC電壓轉(zhuǎn)換器，采用隨占空比變化的分段線性斜坡補(bǔ)償方法，具體包括將DC-DC開關(guān)電源所有的占空比劃分為N(N＞1)個(gè)占空比區(qū)間；根據(jù)每個(gè)占空比區(qū)間的最大占空比確定其相應(yīng)占空比區(qū)間的補(bǔ)償斜率；根據(jù)每個(gè)占空比區(qū)間的補(bǔ)償斜率對(duì)其相應(yīng)的占空比區(qū)間進(jìn)行電流補(bǔ)償。本發(fā)明還同時(shí)公開了一種分段線性斜坡補(bǔ)償電路。本發(fā)明具有電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，解決了采用單一斜率補(bǔ)償所存在的過補(bǔ)償缺點(diǎn)，既能使系統(tǒng)正常穩(wěn)定工作，又很好的改善了系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)特性和提高了系統(tǒng)的帶負(fù)載能力。
文檔編號(hào)H02M1/14GK102005911SQ20091018994
公開日2011年4月6日 申請(qǐng)日期2009年9月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月1日
發(fā)明者梁仁光, 胡勝發(fā) 申請(qǐng)人:安凱(廣州)微電子技術(shù)有限公司