文献标识码: A
文章编号: 0258-7998(2014)01-0041-03
峰值电流控制模式的DC-DC变换器因其动态响应快、输出电压稳定,在开关电源中广泛应用。当其占空比小于50%时,系统能够稳定工作;但是当占空比大于50%时,系统就不能稳定工作了。基于此,利用斜坡补偿技术,提出一种基于BOOST型DC-DC变换器的斜坡补偿电路,用以解决系统不稳定的问题。该电路结构简单,实现方便,提高了系统的稳定性。
1 斜坡补偿结构及原理
1.1 BOOST型DC-DC变换器
BOOST型变换器也被称为升压型变换器[1-2],其传统结构如图1所示。
参考文献[3]提出,当开关管M导通时,电感L上有电流流过并存储电能,二极管VD截止,电容C给负载提供电能。当开关M截止时,电感L上产生相反的电动势,此时二极管VD导通,电感L通过二极管VD向负载R释放电能,并为电容充电。
1.2 整体电路环路结构
参考文献[4]指出,峰值电流控制模式的DC-DC变换器具有动态响应快、输出电压稳定等许多优点。因此采用峰值电流控制模式的DC-DC变换器[5],如图2所示。
2 斜坡补偿电路的实现
2.1 电路原理分析
本设计的斜坡补偿电路如图4所示。电路正常工作时,基准电流信号I_SLOPE通过电流镜M1、M2、M3、M7镜像到M7的漏极,因此M7漏极电流值为I1不变[9];误差放大器产生的误差放大信号VE通过一个源跟随器(由放大器和MOS管M6组成)将电压跟随到电阻R1上,图4中R和C为放大器的补偿。此时,R1上的电压不变,因此流过R1上的电流I2也不变。SLOPE为OSC模块产生的锯齿波信号,该信号通过R2产生一个锯齿波电流信号I3,电流I3通过电流镜M9、M8镜像到M8的漏极电流I4。由于电流I1不变,因此电流I4的改变导致M6漏极电流I5的改变,由此产生一个锯齿波电流信号,该电流通过电流镜M5、M11镜像为电流I6,再通过MOS管M12输出,最终产生一个斜坡电压VC用于斜坡补偿。
图4中,TRIM_SLOPE用来调节电流镜M8、M9的比例系数,最终调节输出斜坡电压的幅值。当TRIM_SLOPE为低时,M14导通,M13并联在M5两端,电流镜M5、M11比例系数为2:1;当TRIM_SLOPE为高时,M14截止,电流镜M5、M11比例系数为1:1,实现微调斜坡电压的功能。
图5是上图斜坡补偿电路中运算放大器的内部电路,该电路采用折叠共源共栅型运放完成相应功能。
本文针对现有补偿电路结构复杂、补偿效果差的缺陷,设计了一种基于BOOST型DC/DC变换器的斜坡补偿电路。该电路具有电路结构简单、补偿效果稳定的特点。利用VIS标准0.4 μm BCD工艺进行仿真,结果表明,通过该斜坡补偿电路可以满足系统稳定输出的要求。该电路可用于BOOST型DC-DC的LED驱动电路中,具有较高的实用价值。
参考文献
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