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1、峰值電流控制模式中斜坡補償的分析劉成吳玉廣（西安電子科技大學微電子學院，陜西西安710071）摘要：本文介紹了電流控制型開關電源中峰值電流控制模式的原理及優(yōu)點，指出了功率管的占空比大于50%時必須進行斜坡補償，否則電路不能穩(wěn)定工作。分析了斜坡補償的基本原理和設計問題，給出了補償電路。關鍵詞：峰值電流控制模式誤差電壓采樣電壓斜坡補償中圖分類號：TN403文獻標識碼：BAnalysisandDesignofSlopCompensationinthePeakCurrentControlLIUCHeng,,WUYuguang(Microelectro
2、nicInstitute,XidianUuniversity,Xi’an,Shanxi)Abstract：Thepaperintroducestheprincipleandthemeritofthepeakcurrentcontrolinthemonolithiccurrent-modeswitchingregulatorandpointsoutthatitneedslopcompensationwhentheoftheMOSFETexceed50%,otherwisethecircutecan’tworksteadily.Thebasicp
3、rincipleandthedesignquestionofslopcompensationareanalysedandthecompensationcircuteisgiven.Keywords:peakcurrentcontrolerrorsvoltagesensevoltagesslopcompensation開關功率電路的控制模式可分為電流模式控制和電壓模式控制。電流模式控制因動態(tài)反應快、補償電路簡化、增益帶寬大、輸出電感小、易于均流等優(yōu)點而被廣泛應用。電流模式控制又分為峰值電流控制和平均電流控制。當采用峰值電流控制模式并且占空比大于
4、50%時，必須對電路進行斜坡補償。斜坡補償能增加電路穩(wěn)定性、使電感電流平均值不隨占空比變化，并減小峰值和平均值的誤差，還能抑制次諧波振蕩和振鈴電感電流。在開關功率電路中，斜坡補償是不可或缺的模塊，有著極其重要的作用。本文主要介紹了峰值電流控制模式的原理，分析了斜坡補償的原理及方法，并給出了補償斜坡的產生電路。1.峰值電流控制模式原理圖1.BUCK電路的峰值電流控制原理圖[1][2]上圖是簡單的BUCK電路的峰值電流控制原理。由誤差放大器對基準電壓Vref和輸出電壓分量Vo(R3/(R3+R2))之間的差值進行放大，得到控制電壓信號Ve，由于在
5、一個開關周期時間內，負載電壓的變化量很小，可近似認為在同一個開關周期時間內Ve值不變，送入PWM比較器的負向端。電流采樣放大器把采樣電阻上的電流轉換為電壓并放大，得到電流采樣信號Vs，送入PWM比較器的正向端。當電感電流上升到滿足條件Vs≥Ve時，PWM比較器輸出高電平，功率管即被關斷，于是電感與Vin的連接被斷開，電感電流隨后就線性下降，直到下一周期時鐘信號到來，功率管重新導通后電感電流才會增加。而在本周期內，功率管斷開時刻的電流瞬時值即為電感電流峰值?？紤]到Vs＝iLRsAs（iL為電感電流，Rs為采樣電阻，As為電流檢測放大器的閉環(huán)增益
6、），可以得出結論：在每個周期，由電壓控制環(huán)輸出控制電壓Ve，它為本周期的電感電流瞬時值設定了的最大值Ve/RsAs，故稱為電感電流峰值控制模式。當占空比大于50%時，為了電路穩(wěn)定，必須對電路進行斜坡補償。斜坡補償可以對誤差電壓Ve進行補償，也可以對電流采樣信號Vs進行補償。2.誤差電壓Ve處的斜坡補償[3]圖2.占空比小于50%圖3占空比大于50%設△In為第n次開通前電流擾動信號,m和m分別為電流上升和下降率，實線為穩(wěn)12定情況，虛線為加入擾動后的情況。圖2為占空比小于50%，即m大于?m時在擾動信12號△In作用下的波形，圖3為占空比大于
7、50%，即m小于?m的波形?？梢酝瞥觯?2?m2第n+1個開關周期電流擾動量為△In+1=-△In,m12??m?2第n+2個開關周期電流擾動量為△In+1=-△In????m?1?M從圖2、圖3即以上推論可以很明顯的看出，當D>0.5時,即-m2>m1時,擾動會在隨后的周期逐漸減小,系統(tǒng)趨于穩(wěn)定。當D>0.5時,即-m2>m1時，擾動會在隨后的周期加大，造成不穩(wěn)定或性能下降。若在Ve處加入斜坡補償，如圖4所示。圖4.Ve處的斜坡補償??m?m?2此時△In+1=-△In????m?m?1?2??m?m?2△In+2=-△In????m?m?
8、1??m?m?m?m22如果選擇m使<1，那么在隨后的周期電流擾動會逐漸減小到零。式<1m?mm?m11中，消去m1（利用?m>m）可得到m>0.5m。在實際設計中
