[发明专利]实现自适应斜坡补偿快速高精度的电路及方法

说明书

本发明提出一种实现自适应斜坡补偿快速高精度的电路及方法，斜坡产生及求和电路、脉冲产生电路、动态偏置并联负反馈电路及分压电路；斜坡产生及求和电路用于产生跟随占空比变化的斜坡补偿电压；脉冲产生电路用于产生控制斜坡电流对电容的充放电从而产生斜坡电压的窄脉冲；动态偏置并联负反馈电路用于提高自适应斜坡补偿的速度和精度；分压电路用于产生与输入电压成一定比例的电压。本发明引入的自适应斜坡补偿电路避免了欠补偿带来的谐波振荡和过补偿引起的带载能力下降问题，同时引入的动态偏置并联负反馈电路加快自适应过程，提高了斜坡补偿的速度和精度。

技术领域

本发明属于集成电路的开关电源领域，尤其涉及一种基于峰值电流模降压型DC-DC转换器的实现自适应斜坡补偿快速高精度的电路及方法。

背景技术

随着半导体技术和电子技术的发展，便携式电子产品功能化与快速化提高了其对电池续航能力的要求，同时要求电源在宽输入和宽负载变化下能高效稳定地输出。在该需求下，采用同步整流技术和高频控制的开关电源得到广泛应用，尤其是具有瞬态响应快、转换效率高及宽负载工作的峰值电流模DC-DC转换器。但是，当占空比大于50％时，峰值电流模DC-DC转换器存在固有的不稳定性，即次谐波振荡。

为了弥补这一缺点，需要引入斜坡补偿信号。

说明书附图图1显示了电感电流受扰动后的变化波形图，假设电感电流上升斜率为S_n，下降斜率为S_f，初始变化量为Δi_L(0)，占空比为D，周期为T_sw，电感电流的初始值为I_L(0)+Δi_L(0)。对于BUCK型DC-DC有和由图1可知，经过n个周期之后，扰动量变为：

该式要收敛，则因此D<50％。

说明书附图图2显示了不同占空比下电感电流的变化曲线：当占空比小于50％时，扰动量逐渐减小直至趋于零，系统稳定；当占空比大于50％时，扰动量逐渐增加，系统不稳定。

为了使系统在整个占空比范围内均能稳定，需要加入一个变量，该变量为补偿斜坡斜率Sc，说明书附图图3显示了补偿后的电感电流曲线。由该图可以看出，如果斜波补偿过大，变换器的最大峰值电流将减少，影响带载能力；斜波补偿过小，又无法消除次谐波振荡。

设经过n个周期之后，扰动量为：

该式要收敛，则因此有：

综上所述，由于Vo＝D×Vin，因此只要将正比于Vo-1/2Vin的电压作为反馈信号叠加在峰值电流检测电压上即可实现自适应斜坡补偿。

现有技术的固定斜率补偿，容易造成过补偿，引起系统带载能力下降，不适于宽输入电压和宽负载变化的应用环境。且现有的自适应补偿大多采用分立式，即将斜坡信号和电流采样信号经过同相比例放大器或者是分别V/I转换后叠加实现，降低了补偿速度且电路易受温度及工艺等参数的影响，补偿精度不高。

发明内容

针对现有技术存在的不足和空白，本发明在集成式斜坡产生与求和电路的基础上引入动态偏置并联负反馈电路，通过该反馈环来提高输出电压的检测速度，从而提高自适应斜坡补偿的速度；进一步地，采用的动态偏置结构使环路尽快稳定，以减少因开关动作引起的输出电压上冲，从而提高自适应斜坡补偿的精度；进一步地，斜坡产生及求和电路用于产生跟随占空比变化的斜坡补偿电压；进一步地，脉冲产生电路用于产生控制斜坡电流对电容的充放电从而产生斜坡电压的窄脉冲，采用相位延迟技术使得电路简单易实现。与固定斜率补偿相比，本发明引入的自适应斜坡补偿电路避免了欠补偿带来的谐波振荡和过补偿引起的带载能力下降问题，同时引入的动态偏置并联负反馈电路加快自适应过程，提高了斜坡补偿的速度和精度。