峰值电流控制斜波补偿.pdf

《峰值电流控制斜波补偿.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、峰值电流控制模式中斜坡补偿的分析刘成吴玉广（西安电子科技大学微电子学院，陕西西安710071）摘要：本文介绍了电流控制型开关电源中峰值电流控制模式的原理及优点，指出了功率管的占空比大于50%时必须进行斜坡补偿，否则电路不能稳定工作。分析了斜坡补偿的基本原理和设计问题，给出了补偿电路。关键词：峰值电流控制模式误差电压采样电压斜坡补偿中图分类号：TN403文献标识码：BAnalysisandDesignofSlopCompensationinthePeakCurrentControlLIUCHeng,,WUYuguang(Microelectro

2、nicInstitute,XidianUuniversity,Xi’an,Shanxi)Abstract：Thepaperintroducestheprincipleandthemeritofthepeakcurrentcontrolinthemonolithiccurrent-modeswitchingregulatorandpointsoutthatitneedslopcompensationwhentheoftheMOSFETexceed50%,otherwisethecircutecan’tworksteadily.Thebasicp

3、rincipleandthedesignquestionofslopcompensationareanalysedandthecompensationcircuteisgiven.Keywords:peakcurrentcontrolerrorsvoltagesensevoltagesslopcompensation开关功率电路的控制模式可分为电流模式控制和电压模式控制。电流模式控制因动态反应快、补偿电路简化、增益带宽大、输出电感小、易于均流等优点而被广泛应用。电流模式控制又分为峰值电流控制和平均电流控制。当采用峰值电流控制模式并且占空比大于

4、50%时，必须对电路进行斜坡补偿。斜坡补偿能增加电路稳定性、使电感电流平均值不随占空比变化，并减小峰值和平均值的误差，还能抑制次谐波振荡和振铃电感电流。在开关功率电路中，斜坡补偿是不可或缺的模块，有着极其重要的作用。本文主要介绍了峰值电流控制模式的原理，分析了斜坡补偿的原理及方法，并给出了补偿斜坡的产生电路。1.峰值电流控制模式原理图1.BUCK电路的峰值电流控制原理图[1][2]上图是简单的BUCK电路的峰值电流控制原理。由误差放大器对基准电压Vref和输出电压分量Vo(R3/(R3+R2))之间的差值进行放大，得到控制电压信号Ve，由于在

5、一个开关周期时间内，负载电压的变化量很小，可近似认为在同一个开关周期时间内Ve值不变，送入PWM比较器的负向端。电流采样放大器把采样电阻上的电流转换为电压并放大，得到电流采样信号Vs，送入PWM比较器的正向端。当电感电流上升到满足条件Vs≥Ve时，PWM比较器输出高电平，功率管即被关断，于是电感与Vin的连接被断开，电感电流随后就线性下降，直到下一周期时钟信号到来，功率管重新导通后电感电流才会增加。而在本周期内，功率管断开时刻的电流瞬时值即为电感电流峰值。考虑到Vs＝iLRsAs（iL为电感电流，Rs为采样电阻，As为电流检测放大器的闭环增益

6、），可以得出结论：在每个周期，由电压控制环输出控制电压Ve，它为本周期的电感电流瞬时值设定了的最大值Ve/RsAs，故称为电感电流峰值控制模式。当占空比大于50%时，为了电路稳定，必须对电路进行斜坡补偿。斜坡补偿可以对误差电压Ve进行补偿，也可以对电流采样信号Vs进行补偿。2.误差电压Ve处的斜坡补偿[3]图2.占空比小于50%图3占空比大于50%设△In为第n次开通前电流扰动信号,m和m分别为电流上升和下降率，实线为稳12定情况，虚线为加入扰动后的情况。图2为占空比小于50%，即m大于−m时在扰动信12号△In作用下的波形，图3为占空比大于

7、50%，即m小于−m的波形。可以推出：12−m2第n+1个开关周期电流扰动量为△In+1=-△In,m12⎛−m⎞2第n+2个开关周期电流扰动量为△In+1=-△In⎜⎟⎜⎟m⎝1⎠M从图2、图3即以上推论可以很明显的看出，当D>0.5时,即-m2>m1时,扰动会在随后的周期逐渐减小,系统趋于稳定。当D>0.5时,即-m2>m1时，扰动会在随后的周期加大，造成不稳定或性能下降。若在Ve处加入斜坡补偿，如图4所示。图4.Ve处的斜坡补偿⎛−m−m⎞2此时△In+1=-△In⎜⎟⎜⎟m−m⎝1⎠2⎛−m−m⎞2△In+2=-△In⎜⎟⎜⎟m−m⎝

8、1⎠−m−m−m−m22如果选择m使<1，那么在随后的周期电流扰动会逐渐减小到零。式<1m−mm−m11中，消去m1（利用−m>m）可得到m>0.5m。在实际设计中