專利名稱：一種分段線性斜坡補償方法及其電路的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種分段線性斜坡補償方法及其電路，更具體地說，涉及一種應用于 峰值電流模DC-DC電壓轉換器中的分段線性斜坡補償方法及其電路。
背景技術：
脈沖寬度調制(Pulse Width Modulation，簡稱PWM)反饋控制技術廣泛應用在 DC-DC開關電源轉換器中，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鐘開啟，峰值電流關斷的控制方法由于具 有動態(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)點而得到了最廣泛的采用。但 是實際應用中也存在著一個問題，就是在占空比D > 50%的時候，峰值電流模式控制方式 存在著固有的環(huán)路不穩(wěn)定現象，容易發(fā)生斜坡振蕩；于是引入了一個斜坡補償信號，疊加到 檢測到的峰值電感電流信號上，以使系統(tǒng)在占空比大于50%的時候工作穩(wěn)定、能消除次斜 坡振蕩現象。由于固定頻率的峰值電流模式控制技術具有很好的優(yōu)點，因而得到普遍的采用。 但是在占空比D > 50 %的時候，容易出現次諧波振蕩的現象，如

圖1所示。圖1是占空比D > 50%時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，經過一個周期，由ΔΙ0電流引起的誤差Δ Il為AZ1=AZ0X^"(1)
W1那么也可以證明經過η個周期后，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論當m2 < ml,即D < 50%時，Δ In將逐漸變小趨于0，這個時候整個控制環(huán)路系統(tǒng)
是穩(wěn)定工作的。當m2 > ml，即D > 50%時，Δ In將逐漸變大，這個時候整個控制環(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。為了解決這個問題，引入了一個補償的斜坡信號，疊加到所檢測的電感電流信號 上。其原理示意圖如圖2所示，其中-m是補償斜坡電壓的斜率。經過一個周期，由Δ 10電流引起的誤差Δ Il為
a γm2-mΔ/,=Δ/0χ—^--C3；
ml+m同樣也可以證明經過η個周期后，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
權利要求
1.一種分段線性斜坡補償方法，其特征在于，該方法應用于峰值電流模DC-DC電壓轉 換器，采用隨占空比變化的分段線性斜坡補償方法，具體包括將DC-DC開關電源所有的占空比劃分為N(N> 1)個占空比區(qū)間； 根據每個占空比區(qū)間的最大占空比確定其相應區(qū)間的補償斜率； 根據每個占空比區(qū)間的補償斜率對其相應的占空比區(qū)間進行電流補償。
2.根據權利要求1所述的分段線性斜坡補償方法，其特征在于，所述根據每個占空比 區(qū)間的最大占空比確定補償斜率的具體公式為m ^ 2D-\—，其中m補償斜率，D為最大占空比。 Tn2 ZL)
3.根據權利要求1或2所述的分段線性斜坡補償方法，其特征在于，在占空比大于 50 %時，對電感電流信號疊加斜坡補償信號。
4.根據權利要求1或2所述的分段線性斜坡補償方法，其特征在于，在占空比大于預設 值S(S < 50% )時，對電感電流信號疊加斜坡補償信號。
5.根據權利要求1所述的分段線性斜坡補償方法，其特征在于，將DC-DC開關電源所有 的占空比劃分為4個占空比區(qū)間。
6.一種分段線性斜坡補償電路，其特征在于，該電路應用于峰值電流模DC-DC電壓轉 換器，采用隨占空比變化的分段線性斜坡補償電路，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組成的三個獨立的差分對以并聯方式連接；晶體管M8、M9組成的電流鏡是一個電流傳輸電路，將所述三個獨立的差分對所產生的 斜坡電流根據實際需要進行放大并傳輸出來；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組成的差分對連接，晶體管MB4的漏極與由晶 體M3、M4組成的差分對連接，晶體管MB6的漏極與由晶體管M2、M1組成的差分對連接；根據晶體管M8的電流變化劃分為四個占空比區(qū)間，并根據每個占空比區(qū)間的晶體管 M8的電流Im8進行求導以得到其相應區(qū)間的補償斜率，以及根據每個占空比區(qū)間的補償斜 率對其相應的占空比區(qū)間進行電流補償。
7.根據權利要求6所述的分段線性斜坡補償電路，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)；振蕩器上產生的鋸齒波信號Vsote的變化范圍設為[V-Δ V，V+Δ V]，Cl，C2和 C3 的工作區(qū)間分另Ij 設為[VREF_L-AV1，VREF_L+AV1], [VREF_L-AV2, VREF_L+ Δ V2]禾口 [VREF_H-ΔV3, VREF_H+ΔV3]。
8.根據權利要求7所述的分段線性斜坡補償電路，其特征在于，當Vsote << VREF_L，流到晶體管M8上的電流為0，對應
補償占空比區(qū)間； 當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，此時對 應[D1, D2]補償占空比區(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，此時對應[D2, D3]補償占空比區(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，此時對應 [D3,1]補償占空比區(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.根據權利要求8所述的分段線性斜坡補償電路，其特征在于， 對晶體管M8的電流Im8進行求導，得到補償斜坡電流的補償斜率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償方法，該方法應用于峰值電流模DC-DC電壓轉換器，采用隨占空比變化的分段線性斜坡補償方法，具體包括將DC-DC開關電源所有的占空比劃分為N(N＞1)個占空比區(qū)間；根據每個占空比區(qū)間的最大占空比確定其相應占空比區(qū)間的補償斜率；根據每個占空比區(qū)間的補償斜率對其相應的占空比區(qū)間進行電流補償。本發(fā)明還同時公開了一種分段線性斜坡補償電路。本發(fā)明具有電路結構簡單，解決了采用單一斜率補償所存在的過補償缺點，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)響應特性和提高了系統(tǒng)的帶負載能力。
文檔編號H02M1/14GK102005911SQ20091018994
公開日2011年4月6日 申請日期2009年9月1日 優(yōu)先權日2009年9月1日
發(fā)明者梁仁光, 胡勝發(fā) 申請人:安凱(廣州)微電子技術有限公司