一种新型升压变换器的IC设计

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1、第5O卷第4期厦门大学学报(自然科学版)V01．5ONO．42011年7月JournalofXiamenUniversity(NaturalScience)Ju1．2011一种新型升压变换器的IC设计傅科成，冯勇建，洪明(厦门大学物理与机电工程学院，福建厦门361005)摘要：针对便携式电子产品电源功耗过大而降低了电池寿命的问题，设计了一款高带载能力、高效率的电流脉宽调制模式的升压型DC-DC变换器控制芯片．通过采用可提高带载能力的分段线性斜波补偿技术，解决了传统开关DC-DC变换器在脉冲宽度调制(puleswidthmodulation，PWM)信号占空比大

2、于0．5时的斜波补偿导致芯片带载能力下降的缺陷；同时，芯片设计了新颖的峰值电流检测电路，有效减小了芯片面积，提高芯片的转换效率．关键词：开关电源；DC-DC变换器；斜波补偿中图分类号：TN386．1文献标志码：A文章编号：0438～0479(2011)04—0734—05脉冲宽度调制(puleswidthmodulation，PWM)控过一个与门后输入RS触发器的R端，OSC时钟信号制技术以其控制简单、灵活和动态响应好的优点而成发生器产生的CLK输人到RS触发器的S端，Rs触为电力电子技术最广泛应用的控制方式；而电流模式发器的输出则为符合要求占空比的PWM信号

3、，控制PWM控制动态响应快，且可以自动实现过流保护，所开关工作状态，从而得到需要的直流电压．图中的偏置以开关电源广泛采用电流模式PWM控制，鉴于电路包括一个带隙基准和电流偏置电路，SD模块可检PWM调制和电流模式控制的优点，我们设计的测电路的温度和输出电压，在过温和输出过压的时候BOOST变换器为电流模式PWM控制DC-DC变换可将芯片关断，实现保护作用，软启动电路是在启动时器，所设计芯片的详细结构如图1所示，主要由输出模防止开关管的电流长时间的过大，以至于损坏电路，实块(包括powerMOS)，误差放大器及其补偿网络与现安全的软启动目的．PWM发生器构成的反

4、馈网络，在启动时其起保护作用的软启动模块，为电路提供各种电压和电流偏置的2芯片主要电路设计偏置模块，用于消除开环振荡的斜波补偿模块、时钟发生器模块、PWM比较器模块，以及为过温和过压保护本文设计的BOOSTDC-DC变换器的基本模块的SD模块．包括：带隙基准电路、电流偏置电路、斜波补偿电路、峰值电流检测电路和PWM控制逻辑电路，现对其中的1系统工作原理斜波补偿电路和峰值电流检测电路的设计做介绍．2．1斜波补偿电路本文所设计的芯片为电流模式PWM控制Boost2．1．1斜波补偿原理直流变换器L1≈]，误差放大器将输出经过分压的反馈电在电流模式控制开关电源中，当占

5、空比(D)大于压和带隙基准产生的与温度和电源无关的基准电压0．5时会存在开环不稳定问题，也即谐波振荡．谐波振Vm的差值放大后输出Ve，同时输出模块中的电流检荡的原理如图2所示．当电感中的电流由于某个不确测电路将检测到的电感电流和斜波补偿电流加载到1，1，一1厂R。上得到Vs，将Vs与Ve输入到比较器的两端得到定因素引起了电流的变化量Ai，和mzLL一个控制信号V，电流检测电路将检测到的限流电分别是电感电流的上升和下降斜率，容易得到流加载到启动电路中的电阻上，得到Vi¨、，r-和基准2V。一Vi一一(1)比较电压输入比较器后可得控制信号、，和经’又因为收稿日期：

6、2010—06—30=(2)基金项目：福建省重大科技项目(2010H6025)。，*通信作者：yjfen~@xlnu．edu．cn第4期傅科成等：一种新型升压变换器的IC设计图1Boost变换器系统结构Fig．1StructureofBoostconverter图3斜波补偿原理Fig．3Principleofslopecompensation图2谐波振荡原理Fig．2Principleofharmonicoscillation个周期后，Ai=Ai号．r-，为了保证系统的稳定，由式(1)，(2)得出两D应当有I墼{I<1，~llt-．f以推出．7nc、lf砘m1

7、l—由图2可知，经过一个周期后，由△所引起的扰m>一÷(m1+m2)，(3)动将变为△=Aic两D—Ai，经过个周期后，又因为Dm1一(1一D)m2，(4)由最初Ai所引起的扰动将为△=Aft．()．所以根据式(3)，(4)就可以得到m>．所以，在k=<1，即DO．5时，扰动在经过若干个周期后将会被无限偿，但若用同一不变的补偿斜率来满足芯片在所有占放大，导致了系统的不稳定．空比中最大di／dt下(即最坏情况下)都能稳定工作，

8、常为了保证在D>0．5时，在连续模式下