[發明專利]用于電流模式控制的開關電源的數控分段斜坡補償電路

有效

• 申請號: 201110267855.7
• 申請日: 2011-09-09
• 公開（公告）號: CN102324846A
• 公開（公告）日: 2012-01-18
• 發明（設計）人: 寧寧;張軍;馮純益;吳克軍;范洋;杜翎
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H02M3/157
• 分類號: H02M3/157;H02M3/07
• 代理公司: 成都科海專利事務有限責任公司 51202
• 代理人: 盛明潔

技術領域

本發明屬于開關電源技術領域，特別涉及電流模式控制的開關說明書電源電路結構中的分段斜坡補償電路。

背景技術

近年來，綠色節能已成為能源應用的趨勢。開關電源具有效率高、拓撲種類多以及小型輕量等特點，其中的電流控制模式還具有響應時間短、補償電路簡單、增益帶寬大、輸出電感小等特點，因此被廣泛用于各種電子設備中。

開關電源中電流控制模式的典型代表是反激變換器，其拓撲結構如圖1所示。主要包括一誤差放大器101、一比較器102、一邏輯控制單元103、一斜坡補償電路104、一電流檢測電阻105、一開關管106、一變壓器107、一二極管108、一電容109和一電壓檢測電路1010。電路的基本工作原理如下，當系統正常工作時，假設邏輯控制單元103輸出的脈沖寬度調制(Pulse?Width?Mode，PWM)信號從低電平變為高電平，開關管106打開，電流檢測電阻105上端CS點電壓開始上升。此時變壓器107的原邊(NP)開始積累能量，變壓器副邊(NS)上端為低電位，下端為高電位。二極管108截止，輸出端(Vout)的能量由電容109提供。電壓檢測環路1010的檢測電壓Vf和參考電壓Vref經過誤差放大器101放大，得到誤差電壓Vea。CS點電壓和斜坡補償電壓(V_ramp)求和后，得到電壓V_slope，經過比較器102與Vea進行比較。當CS點電壓持續上升使得V_slope大于Vea后，比較器102開始翻轉，在邏輯控制單元103的控制下，PWM信號變低，開關管106關閉。此時，變壓器107原邊(NP)電流為零，根據電磁原理，變壓器107副邊(NS)上端為高電平，下端為低電平。二極管108導通，變壓器107開始對電容109進行充電，補充輸出端電容109消耗的能量。因此，變壓器107原邊(NP)的能量傳遞到副邊(NS)。在下一周期，開關管106會重新被邏輯控制單元103觸發開啟，從而系統周而復始的進行工作。

基于電流控制模式控制的開關電源控制芯片具有響應時間短、補償電路簡單、增益帶寬大等優點，但同時也存在環路不穩定以及次諧波振蕩的問題，從而導致系統無法正常工作。下面將簡要介紹電流模式控制的開關電源控制系統環路可能會出現不穩定的原因。如果在圖1中沒有斜坡補償電路104，而是將電流檢測電阻105上端CS點直接連接到比較器102的一端，電路如圖2所示，其中誤差電壓Vea和外部檢測電壓Vcs的工作波形也包含于圖2中。外部檢測電壓Vcs的上升和下降斜率分別是m1和m2，當有一外部擾動導致Vcs變化dv0時，外部檢測電壓變為Vcs’。經過一個時鐘周期后，Vcs和Vcs’的差值將變為dv1，表達式為：

dv1=m2m1dv0---(1)]]>

那么經過n個時鐘周期后，Vcs和Vcs’的差值dvn為：

dvn=(m2m1)ndv0---(2)]]>