减小DCDC中斜坡补偿对带载能力的影响

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1、第27卷第8期半导体学报VOl.27NO.82006年8月CHINESEJOURNALOFSEMICONDUCTORSAug.2006减小DC-DC中斜坡补偿对带载能力的影响%王红义来新泉T李玉山(西安电子科技大学电路CAD研究所西安710071)摘要!电流模PWM集成DC-DC变换器设计中为了防止亚谐波振荡而普遍采用的斜坡补偿会在占空比较大时严重影响芯片的带载能力.文中提出的方法减小了斜坡补偿对最大电感电流的影响从而在大占空比时电感电流仍旧可以保持较大的峰值提高了芯片的带载能力.实现中采用了一种新颖的复合比较器将三个

2、比较器和部分逻辑的功能在一个复合比较器中实现功耗仅等于一个传统比较器的功耗并且电路紧凑简洁易于实现.关键词!DC-DC变换器3斜坡补偿3带载能力3复合比较器EEACC:121031290B32570D中图分类号!TN432文献标识码!A文章编号!0253-4177"2006#08-1484-06器用一个比较器完成了三个传统比较器和部分逻I引言辑的功能而功耗仅等于一个传统的比较器.在电池供电的众多便携电子和消费电子产品Z斜坡补偿对带载能力的影响中对电源管理的效率提出了越来越高的要求开关型集成DC-DC变换器由于具有很高的

3、效率使得它[4]图1为一个传统的Buck型DC-DC框图采在很多场合成为电源管理的首选方案.尤其是电流用了PWM工作模式虚线框内为芯片内部电路部模PWM型DC-DC它具有瞬态响应好输出噪声分其他为外围电路.模块SLOPE中的时钟信号在小对外围电路干扰小等优点因此成为DC-DC的每个周期开始时对RS触发器进行清零使开关管主流.但是电流模PWM型DC-DC一个特有的问MP导通此时电感电流通过采样电阻RSENSE采样题是在占空比大于0.5时电感电流波形会出现低和跨导运放GM放大后输出一个电流信号ISENSE于开关频率的包络电

4、感电流紊乱峰峰值增大带这个信号同斜坡信号I以及一个基准电流信号SLOPE载能力下降输出电压纹波增加等不良现象即亚谐IREF叠加后流入电阻R2转换成电压信号VS[1~3]波振荡现象.解决这一问题通常采用斜坡补偿VS=ISENSER2+ISLOPER2+IREFR2(1)的方法即在电感电流的采样信号上叠加一个斜坡式中右边的第一项反映了电感电流的大小3第二信号如果这一斜坡信号的斜率大于电流采样信号项为斜坡补偿部分它随着占空比的不同而变化3第下降斜率与上升斜率差值的一半亚谐波现象就会三项产生一个固定的电平其作用是给比较器ICO

5、MP[1]消失.同时芯片设计中为了防止电流过大损坏芯输入端提供一个合适的直流工作点.片内的开关器件通常需要对误差放大信号(它控制另一方面DC-DC的输出OUT电压经过分压电感电流)进行幅度限制(即箝位).这样在斜坡和后输入到误差放大器EA的反相输入端误差放大[56]箝位的共同作用下当占空比较大时与电流限定值器的同相输入端接芯片内部带隙基准电压VR1相比电感电流可以达到的最大值就会显著减小影反馈电压和基准电压的误差信号经过放大(VER)和响带载能力.箝位电路CLAMP箝位后(VC)输入到电流比较器本文提出的方法可以减小斜

6、坡补偿对带载能力ICOMP的同相输入端同上面提到的VS进行比较当的影响.该方法进行电流保护限制时不是采用对误VS达到VC时送出控制信号对RS触发器进行复差放大信号进行箝位的方法而是设法消除斜坡补位关断开关管MP达到控制电感电流峰值的目偿对电流采样信号的影响检测到电感电流的真实的.一般情况下误差信号处于箝位电路CLAMP值并进行最大值限制从而保证了大占空比时的带限制的高低电平之间不进行限幅箝位输入到载能力.电路实现中采用了一种新颖的复合比较ICOMP的电平VC等于误差放大器的输出信号VER%国家自然科学基金(批准号:60

7、172004)和国家教育部博士点基金(批准号:20010701003)资助项目T通信作者.Email:X]lai@eutechX.cOm.cH2005-09-09收到2006-05-10定稿2006中国电子学会第8期王红义等减小DC-DC中斜坡补偿对带载能力的影响1485图1传统的Buck型DC-DC框图Fig.1BlOckdiagramOfcOHveHtiOHalbuckDC-DC电感电流的峰值由V决定.ER为了防止电流过大损坏芯片内部开关管MP箝位电路会限制输入到I的V的最高电平当COMPCVER超过箝位电路高箝位

8、电平时VC等于高箝位电平而不再随V上升这时电感电流峰值就由高箝ER位电平决定.在负载很轻时反馈机制会使得V很低对应ER电感电流很小.为了提高芯片工作效率在这种情图2斜坡补偿对电感电流的影响a斜坡补偿与高箝位b电感电流的最大值4况下可以让芯片间歇工作即以较大的电流工作一Fig.2EffectOfslOpecOmpeHsatiOHOH