資源描述:
《峰值電流控制斜波補償.pdf》由會員上傳分享,免費在線閱讀,更多相關內容在行業(yè)資料-天天文庫。
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