[發明專利]一種適用于降壓變換器的自適應分段斜坡補償電路

有效

• 申請號: 201710584186.3
• 申請日: 2017-07-18
• 公開（公告）號: CN107134925B
• 公開（公告）日: 2018-12-11
• 發明（設計）人: 明鑫;唐韻揚;高笛;趙佳祎;王卓;張波
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H02M3/158
• 分類號: H02M3/158
• 代理公司: 成都點睛專利代理事務所(普通合伙) 51232
• 代理人: 葛啟函

一種適用于降壓變換器的自適應分段斜坡補償電路，屬于電子電路技術領域。通過第一開關信號clk₁和第二開關信號clk₂將占空比大小分為三個區間，并在三個區間內分別按照不同的斜坡斜率對降壓變換器進行斜坡補償，使斜坡補償電路的力度既可以防止環路欠補償后的次諧波震蕩，也可以避免過補償后使環路帶載能力和響應速度變差，同時引入了降壓變換器輸入電壓Vin的信息，從而使斜坡補償可以自適應地隨著輸入電壓的變化范圍而調整，適用于寬輸入范圍的應用。

技術領域

本發明屬于電子電路技術領域，具體涉及到一種適用于降壓buck變換器的在寬輸入變化范圍的自適應分段斜坡補償電路。

背景技術

峰值電流模的降壓Buck變換器由于其簡單的環路補償，以及更高的線性調整率與負載調整率受到人們的青睞。圖1是峰值電流模的架構圖，輸出電壓和參考電壓的誤差信號經過誤差放大器(EA)成為PWM比較器的負端輸入，其與采樣得到的電感電流進行比較，產生一定占空比的PWM波形以驅動開關管，實現對電感的充放電來穩定輸出電壓。但峰值電流模在占空比大于0.5時存在次諧波振蕩的問題。如圖2所示，假設在一個開關周期的開端，電感電流出現很小的擾動ΔI₀，當占空比小于0.5時，電感電流的擾動量逐漸變小；當占空比大于0.5時，電感電流的擾動會越來越大，從而產生次諧波震蕩。

加入斜坡補償電路可以解決次諧波震蕩。如圖3所示，具體是在采樣電流和電壓反饋比較前疊加斜坡信號，當采樣的信息和斜坡電壓疊加以后，觸碰到EA輸出的Vc限，PWM比較器發生翻轉。斜坡補償的斜率非常關鍵，斜率過小仍無法避免次諧波震蕩，過大則更接近于電壓模，失去了快速響應的特點。在寬輸入范圍的情況下，占空比變化范圍較大。如果采用傳統的固定斜坡補償，那必須滿足占空比最大的情況，才可以實現系統穩定，然而這通常導致在小占空比下過補償，影響電流環路的響應速度和系統的帶載能力。

發明內容

本發明提供一種適用于降壓變換器的用于寬輸入范圍的自適應分段斜坡補償電路，將系統應用的占空比整個區間分為三段，在小占空比時無需斜坡補償，在中占空比補一個適當的斜率，使這一區間的補償量剛好合適，在大占空比下再加大斜坡斜率，使環路的最差工作情況也不會出現震蕩的穩定性問題，同時引入了輸入電壓的信息，使在輸入變化很大的情況下，依然能保持環路穩定性和高帶載能力。

本發明的技術方案為：

一種適用于降壓變換器的自適應分段斜坡補償電路，其特征在于，包括運算放大器A₀、第一電阻R₁、第二電阻R₂、第三電阻R₀、第四電阻R_sense、第一電容C₁、第二電容C₂、第一NMOS管M₁、第二NMOS管M₂、第三NMOS管M₅、第四NMOS管M₆、第五NMOS管M₇、第一PMOS管M₃、第二PMOS管M₄、第三PMOS管M₈、第四PMOS管M₉、第五PMOS管M₁₀、第一三極管Q₁、第二三極管Q₂、第三三極管Q₃、第四三極管Q₄、第五三極管Q₅和第六三極管Q₆，

運算放大器A₀的正向輸入端作為所述斜坡補償電路的輸入端連接所述降壓變換器的分壓信號，其負向輸入端連接第三NMOS管M₅的源極并通過第三電阻R₀后接地，其輸出端連接第三NMOS管M₅的柵極；