[發明專利]斜坡補償電路及功率變換裝置

有效

• 申請號: 201710019078.1
• 申請日: 2017-01-11
• 公開（公告）號: CN106787626B
• 公開（公告）日: 2023-07-25
• 發明（設計）人: 楊康;李東;李茂旭;金寧
• 申請（專利權）人: 北京集創北方科技股份有限公司
• 主分類號: H02M1/00
• 分類號: H02M1/00;H02M3/155
• 代理公司: 北京成創同維知識產權代理有限公司 11449
• 代理人: 蔡純;張靖琳

公開了一種斜坡補償電路，包括：壓流轉換模塊，用于根據輸入電壓生成斜坡補償電流信號；斜坡補償模塊，用于根據所述斜坡補償電流信號產生斜坡補償電壓信號，并根據斜坡補償電壓信號對采樣電流信號進行補償；其中，壓流轉換模塊的輸出端與斜坡補償模塊的輸入輸出端連接，以電壓疊加的方式對采樣電流信號進行補償。本發明實施例提供的斜坡補償電路以及功率變換裝置，通過將斜坡補償電流信號轉換成斜坡補償電壓信號，以電壓疊加的方式對采樣電流信號進行補償。本發明實施例由于減少了放大器的使用進而減小電路的占用面積，且以電壓疊加的方式對采樣電流信號進行補償，使電路對電流的要求較小，可以通過調節電容值來實現相同的斜坡補償效果。

技術領域

本發明屬于集成電路技術領域，更具體地，涉及一種斜坡補償電路及功率變換裝置。

背景技術

采用電流模式控制的DC-DC開關電源，在傳統電壓模式控制的基礎上，增加了電流采樣的環路，使得DC-DC系統的動態特性顯著增強。電流模式控制根據不同的反饋環路設計，分為峰值電流模式控制和谷值電流模式控制。但是無論在工作占空比大于50％的峰值電流模式還是在工作占空比小于50％時谷值電流模式下，DC-DC系統均會出現亞諧波震蕩。因此需要在電流采樣的環路中增加斜坡補償電路來實現電流環路良好的穩定性。

圖1示出了根據現有技術的功率變換裝置的結構圖。如圖1所示，所述功率變換裝置，包括功率變換電路10、電流采樣電路20、斜坡補償電路30、控制電路40以及負載電路50。其中，所述功率變換電路10包括輸入電壓端Vin、輸出電壓端Vout、第一功率開關管M1和第二功率開關管M2以及電感L，電感L和第一功率開關管M1串聯連接在輸入電壓端Vin和輸出電壓端Vout之間；第二功率開關管M2連接在電感L和第一功率開關管M1之間的節點與接地端GND之間。所述電流采樣電路20從所述功率變換電路10獲取采樣電流信號Is，并通過斜坡補償電路30對該采樣電流信號Is進行補償得到補償后的采樣電壓信號Vramp；所述控制電路40根據所述補償后的采樣電壓信號Vc生成PWM信號(脈沖寬度調制信號)以控制功率變換電路10中第一功率開關管M1和第二功率開關管M2的導通與關斷。圖2示出了根據現有技術的斜坡補償電路的原理圖。如圖2所示，所述斜坡補償電路30包括壓流轉換模塊31和斜坡補償模塊32，可以應用于電流采樣的環路使用谷值電流模式控制的功率變換裝置。其中，所述壓流轉換模塊31包括第一放大器A1、第一晶體管Q1、第一電阻R1、第二晶體管Q2和第三晶體管Q3。其中，第一放大器A1、第一晶體管Q1和第一電阻R1形成壓流轉換單元311，并通過鏡像單元312將第一電流信號鏡像到斜坡補償模塊32。其中，第一放大器A1的第一輸入端輸入K*Vin，第二輸入端通過第一電阻R1與接地端GND連接，輸出端與第一晶體管Q1的控制極連接；第一晶體管Q1的第一極通過第一電阻R1與接地端GND連接，第二極與第二晶體管Q2的控制極、第二極以及第三晶體管Q3的控制極連接；第二晶體管Q2和第三晶體管Q3的第一極與第一電壓Vdd連接，第三晶體管的第二極輸出第一電流信號。斜坡補償模塊32包括電容C、開關S1、第二放大器A2、第四晶體管Q4以及第二電阻R2以及第三電阻R3。其中，第一電流信號通過對電容C的充放電形成斜坡補償電壓Vc，第二放大器A2、第四晶體管Q4以及第二電阻R2形成壓流轉換單元將斜坡補償電壓Vc轉換成斜坡補償電流信號Ic，然后該斜坡補償電流信號Ic與采樣電流信號Is進行疊加，并通過第三電阻R3形成補償后的采樣電壓信號Vc。其中，開關S1在每個開關周期的非采樣時刻必須閉合，復位電容C兩端的電壓值。對谷值電流模式的升壓電路而言，采樣時刻是第一功率開關管M1導通時刻，因此當第二功率開關管M2導通時，開關S1閉合。其中，第二放大器A2的第一輸入端輸入K*Vin，第二輸入端通過第一電阻R1與接地端GND連接，輸出端與第四晶體管Q4的控制極連接；第四晶體管Q4的第一極通過第一電阻R1與接地端GND連接，第二極輸出斜坡補償電流信號Ic，并與采樣電流信號Is進行疊加，第三電阻R3連接在補償后的采樣電壓信號Vramp端和接地端GND之間。

該斜坡補償電路30使用了兩個放大器，占有面積大、功耗大；且為了達到合適的斜坡補償效果，第二電阻R2上極有可能會產生較大的斜坡補償電流，影響功率變換裝置的效率。

發明內容