一种高性能电压前馈Buck变换器

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1、第38卷第6期微电子学VoI．38。No．62008年12月MicroelectronicsDec．2008一种高性能电压前馈Buck变换器宋志军，周泽坤，张波(电子科技大学电子薄膜与集成器件国家重点实验室，成都610054)摘要：设计了一种前馈电路，电路产生的前馈信号受温度的影响很小，与电源成比例关系。结合前馈控制和反馈控制各自的特点，实现了一种性能优异的Buck变换器。采用0．6m30VBCD工艺模型进行仿真验证。结果表明，基于此前馈电路的Buck变换器，其线性调整率可达到0．3759／6／V。关键词

2、：电压前馈电路；Buck变换器；动态响应；线性调整率中图分类号：TN433文献标识码：A文章编号：1004-3365(2008)06—0855—04AHighPerformanceVoltageFeedfowardBuckConverterSONGZhijun，ZHOUZekun，ZHANGBo(StateKeyLabofEZec．Thinl~lmsandImegr．D眦，Univ．ofElec．&．andTechno1．ofChina，Chengdu610054，PRC~im)Abstract：Afee

3、d-forwardcircuitwasdesigned，whichgeneratedfee&forwardsignalsproportionaltosupplyvolt—ageandwashardlyaffectedbytemperature．Bytakingadvantagesofbothfeed-forwardandfeed-backcontrol，abuckconverterwithoutstandingperformancewasrealized．Thecircuitwassimulatedand

4、validatedbyusing0．6tan3OVBCDtechnology．Simulationresultsshowedthattheproposedfee&forwardbuckconverterhadalineregula—tionof0．375％f．Keywords：Voltagefee&forwardcircuit；Buckconverter；Dynamicresponse；LineregulationEEACC：1210整输出，且容易受到输入噪声的干扰，导致系统的动引言态响应特性较差。所以，

5、遣种单反馈环控制的芯片很难得到一个好的线性调整率[2]。加入前馈控制开关电源作为绿色能源自诞生以来已经取得了后，能够很好地弥补这一缺点，使系统同时整合前馈巨大进步。目前市场上的PWM电源芯片主要有电和反馈带来的优点。所以，业界也积极研究前馈技压控制模式和电流控制模式。虽然电流控制模式动术，市场上出现了不少电压前馈控制芯片。态性能较好，但是由于系统必须加人斜坡补偿，以避本文对电压前馈技术的原理进行了简要的阐免次谐波振荡[1]，从而增加了电路设计的复杂性，且述，介绍了一种应用于同步整流Buck变换器的前系统抗

6、噪声干扰能力不足。所以，电压模式控制芯馈信号产生电路，结合其对整体电路性能的影响进片应用更为广泛。传统的电压控制只有一个反馈环行研究和仿真论证。路，包括电阻采样网络、误差放大器、PWM比较器等模块。这样的控制环路简单，易于设计实现，且输2电压前馈控制原理出端负载的变化在反馈环路的控制下能够很好地工作，准确调整输出。尽管有很多优点，但这种单环工前馈就是在电路系统控制上引入一个与输入相作有其致命的缺陷。当电路中任何地方发生扰动关的环路来改善系统。从建立模型上面，可以分析时，扰动要经过功率级传到输出端，再经过补

7、偿网前馈对系统性能带来的影响。，4]。络、误差放大器等模块延时，才能反映到占空比来调如图1所示，对前馈系统的输出建立动态小信收稿日期：2008-04—25；定稿日期：2008—06—20856宋志军等：一种高性能电压前馈Buck变换器2008正号模型。图中，、q分别是输入前馈增益和调制增-j、r益；G、G∞分别是输入输出传输函数和控制输出函数。由图中分析，可以得出：一G(一)+G一。“矗l—Zo一。i。(1)。l整理得出：●--●=(G一。一Gq)u4-一Zo一。i。(2)。l：：：：-}l●l●Ill．

8、r．图2PWM控制器产生占空比不意图Fig．2Generationofduty-cyclebyPWMcontroller前馈控制的产生是通过使三角波的峰值电压和输入电压成比例关系：—a×(8)a为常数。则有占空比关系：图1前馈的输出动态模型Fig．1OutputdynamicmodeloffeedforwardD一鲁一一㈣对(9)式求全微分：为了减少电源电压的扰动对输出造成的影响，应尽量减小G砌一Go9g。当G

9、Do—Gmq—