一種適用于高頻電流模式轉(zhuǎn)換器的斜坡補(bǔ)償電路的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

作者：時(shí)間：2012-04-26 來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)

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圖3中電流源I1和電流源I2是鏡像關(guān)系，左半部分是鋸齒波產(chǎn)生電路，包括電流源I1，電容C1，電阻R1，比較器1，比較器2，邏輯單元和開(kāi)關(guān)VT1。整個(gè)電路工作原理如下：邏輯單元產(chǎn)生一個(gè)充放電的脈沖來(lái)控制開(kāi)關(guān)VT1的開(kāi)關(guān)，從而控制電容的充放電。當(dāng)開(kāi)關(guān)VT1是關(guān)閉時(shí)，電流源I1對(duì)電容C1充電。此時(shí)A點(diǎn)電壓線性增加，當(dāng)A點(diǎn)電壓超過(guò)UREF1時(shí)，此時(shí)比較器1會(huì)輸出一個(gè)低電平，使邏輯單元產(chǎn)生一個(gè)高脈沖，從而打開(kāi)開(kāi)關(guān)VT1，使電容通過(guò)電阻R1進(jìn)行放電，因?yàn)殡娮鑂1很小，因此放電速度很快，當(dāng)A點(diǎn)電壓下降到小十VREF2時(shí)，此時(shí)比較器2輸出一個(gè)低電平到邏輯單元，使邏輯單元產(chǎn)生一個(gè)低脈沖，使開(kāi)關(guān)VT1關(guān)閉，如此反復(fù)，在A點(diǎn)產(chǎn)生一個(gè)鋸齒波信號(hào)。下面可以通過(guò)公式推導(dǎo)出此時(shí)A點(diǎn)鋸齒波的頻率，我們假設(shè)對(duì)電容C1充電電流為ICharge，由電容C1的電荷公式有：
ICharge·t1=C1△U=C1(UREF1-UREF2) (4)
假設(shè)通過(guò)R1放電的放電時(shí)間為t2，這里因?yàn)殡娮鑂1很小，所以忽略放電時(shí)間t2。

由于電流源I1和電流源I2是鏡像關(guān)系，所以電流源I2對(duì)電容C2充放電會(huì)產(chǎn)生一個(gè)斜坡信號(hào)。如果假設(shè)電流源I1和電流源I2是1：1的鏡像關(guān)系，則此時(shí)斜坡頻率：

下面我們來(lái)分析斜坡 補(bǔ)償電路如何實(shí)現(xiàn)加法功能的，SWON端口為功率管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，ISEN信號(hào)表示采樣電流信號(hào)，當(dāng)SWON為低時(shí)，表示外部功率管關(guān)閉，此時(shí)關(guān)閉開(kāi)關(guān)VT4，打開(kāi)關(guān)VT3，這時(shí)電容C2下端電壓為0，上端電壓

，此電壓為一斜坡信號(hào)。當(dāng)SWON為高時(shí)，表示外部功率管打開(kāi)，此時(shí)ISEN端有采樣電流信號(hào)，并且SWON的高電平會(huì)打開(kāi)關(guān)VT4，關(guān)閉開(kāi)關(guān)VT3。此時(shí)電容C2下端的電壓變?yōu)镮SEN采佯信號(hào)，這時(shí)根據(jù)電容C2兩端電荷公式：
ICharge·t=C2△U=C2(U(t)-UISEN) (8)
求得電容C2上端電壓為

，即實(shí)現(xiàn)了斜坡補(bǔ)償中的加法功能。出于上述沒(méi)有反饋環(huán)路的加法器極大地減小了反饋電路引起的延遲，因此當(dāng)轉(zhuǎn)換器工作在更高開(kāi)關(guān)頻率時(shí)(通常會(huì)大于2MHz)能有更好的穩(wěn)定性和可靠性。
實(shí)際的電路中，由于開(kāi)關(guān)管VT4會(huì)引入尖峰毛刺，進(jìn)而可能會(huì)導(dǎo)致PWM比較器誤輸出。所以一般會(huì)在ISEN信號(hào)通路處加入一個(gè)簡(jiǎn)單的RC濾波器，這時(shí)就會(huì)有一個(gè)電阻R串接在電容下端和ISEN信號(hào)端之間。因此在當(dāng)SWON為高電平時(shí)，由于此時(shí)VT3關(guān)閉，所以會(huì)有一個(gè)大小等于IChar ge的電流流過(guò)電阻R，從而使ISEN采樣信號(hào)與電容下端電壓產(chǎn)生偏差。解決方法是在電容C2下端加入一個(gè)電流為ICharge的電流源，引入電流源后(如圖3中I3所示)，SWON為高電平時(shí)流過(guò)R的電流就可以忽略不計(jì)，此時(shí)斜坡補(bǔ)償的誤差就可以大大減小。

本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/177400.htm

實(shí)際的充電電流產(chǎn)生電路如圖4所示，該電路的主體結(jié)構(gòu)是一個(gè)自偏置的電流源，因此其對(duì)電源的干擾不敏感，其主要是由跨導(dǎo)放大器，VT 1，芯片外接電阻RT和電流鏡組成。由于跨導(dǎo)放大器，VT1和電阻RT組成了一個(gè)負(fù)反饋結(jié)構(gòu)，所以此時(shí)流過(guò)VT1的電流，即充電電流ICharge等于UREF／RT，此充電電流經(jīng)過(guò)電流鏡鏡像到充電電容。因此斜坡的斜率可以表示為：

根據(jù)斜坡補(bǔ)償原理，要滿(mǎn)足