[发明专利]用于电流模式控制的开关电源的数控分段斜坡补偿电路

说明书

技术领域

本发明属于开关电源技术领域，特别涉及电流模式控制的开关说明书电源电路结构中的分段斜坡补偿电路。

背景技术

近年来，绿色节能已成为能源应用的趋势。开关电源具有效率高、拓扑种类多以及小型轻量等特点，其中的电流控制模式还具有响应时间短、补偿电路简单、增益带宽大、输出电感小等特点，因此被广泛用于各种电子设备中。

开关电源中电流控制模式的典型代表是反激变换器，其拓扑结构如图1所示。主要包括一误差放大器101、一比较器102、一逻辑控制单元103、一斜坡补偿电路104、一电流检测电阻105、一开关管106、一变压器107、一二极管108、一电容109和一电压检测电路1010。电路的基本工作原理如下，当系统正常工作时，假设逻辑控制单元103输出的脉冲宽度调制(Pulse Width Mode，PWM)信号从低电平变为高电平，开关管106打开，电流检测电阻105上端CS点电压开始上升。此时变压器107的原边(NP)开始积累能量，变压器副边(NS)上端为低电位，下端为高电位。二极管108截止，输出端(Vout)的能量由电容109提供。电压检测环路1010的检测电压Vf和参考电压Vref经过误差放大器101放大，得到误差电压Vea。CS点电压和斜坡补偿电压(V_ramp)求和后，得到电压V_slope，经过比较器102与Vea进行比较。当CS点电压持续上升使得V_slope大于Vea后，比较器102开始翻转，在逻辑控制单元103的控制下，PWM信号变低，开关管106关闭。此时，变压器107原边(NP)电流为零，根据电磁原理，变压器107副边(NS)上端为高电平，下端为低电平。二极管108导通，变压器107开始对电容109进行充电，补充输出端电容109消耗的能量。因此，变压器107原边(NP)的能量传递到副边(NS)。在下一周期，开关管106会重新被逻辑控制单元103触发开启，从而系统周而复始的进行工作。

基于电流控制模式控制的开关电源控制芯片具有响应时间短、补偿电路简单、增益带宽大等优点，但同时也存在环路不稳定以及次谐波振荡的问题，从而导致系统无法正常工作。下面将简要介绍电流模式控制的开关电源控制系统环路可能会出现不稳定的原因。如果在图1中没有斜坡补偿电路104，而是将电流检测电阻105上端CS点直接连接到比较器102的一端，电路如图2所示，其中误差电压Vea和外部检测电压Vcs的工作波形也包含于图2中。外部检测电压Vcs的上升和下降斜率分别是m1和m2，当有一外部扰动导致Vcs变化dv0时，外部检测电压变为Vcs’。经过一个时钟周期后，Vcs和Vcs’的差值将变为dv1，表达式为：

dv1=m2m1dv0---(1)]]>

那么经过n个时钟周期后，Vcs和Vcs’的差值dvn为：

dvn=(m2m1)ndv0---(2)]]>