[发明专利]一种自适应斜坡补偿电路

说明书

一种自适应斜坡补偿电路，适用于电流控制模式的变换器中，通过采样并跟随变换器的电感电流实现自适应的斜坡补偿；通过引入成固定倍数的第一斜坡电压和第二斜坡电压，并且在电感电流检测期间，电感电流下降的两个时间点分别对第一斜坡电压和第二斜坡电压进行采样，然后通过测量两个采样电压值的大小关系来调控第一斜坡电压和第二斜坡电压的斜率，最终可以使得第一斜坡电压和第二斜坡电压的斜率与电感电流下降斜率的关系固定。另外实施例中通过在控制环路中引入延时模块，可以达到没有斜坡引入时的控制波形，从而避免了额外零极点的引入。

技术领域

本发明属于集成电路与功率变换器技术领域，涉及一种自适应斜坡补偿电路，适用于电流控制模式的变换器。

背景技术

电流控制模式的变换器包括恒定导通时间控制的变换器和自适应导通时间控制的变换器，其中采用恒定导通时间(Constant On-time，COT)控制的电流模式DC-DC变换器，其核心思想就是通过控制导通时间不变，改变谷值电流大小，来控制占空比以及开关频率，从而达到控制输出电压的目的。恒定导通时间控制模式在占空比大于50％时，也能够保持稳定，不产生次谐波振荡，同时相较于峰值电流模节省了斜坡补偿电路模块，简化了电路，提高了稳定性。

对于单相位工作的COT电流模式变换器来说不存在电流环路不稳定的问题，但是在低输出电压时，采样电感电流信息变弱，产生较大抖动，也容易出现不稳定性。对于多相工作的电源来说，由于各个相位之间的干扰产生波纹抵消效应，使得电感电流波纹减小，达到很容易受到噪声影响的水平；所以这时候就需要外部斜坡补偿电路来提高电源在多路输出时的信噪比。

随着开关电源应用场合的增加，一个芯片只输出一个稳定电压已经不足以满足用户的需求。对于单个芯片来说，由于输出功率不断提升，使得其负荷越来越大，因此通过多路输出的芯片将负载的功率平均分摊到每条支路上，可以使单一的支路负荷减少，也使得系统可靠性大大提升。同时，在多路输出芯片工作中，如果一条支路发生故障，并不会影响其他支路的正常工作，不会使得整个系统崩溃，最终使得系统的安全性、稳定性能够得到很大的提升。在这样的应用中采样电阻通常会尽量减小以此来减小损耗，这样就使得采样电流的波纹也减小。而大电流DC-DC转换中电流采样电路的低增益会导致信噪比偏低，当增益低到电流采样的斜坡和EA输出斜坡相比拟的时候，电路就不稳定了，所以这时候可以考虑加入斜坡补偿电路来增强电路的稳定性，提升信噪比。

如图1所示是传统的带有固定斜坡补偿的恒定导通时间控制Buck变换器控制电路，图1中变换器通过采样电阻Ri采样电感电流产生的电压V_L与误差放大器EA输出的控制电压V_C及固定斜坡电压VRAMP进行比较，每当采样电感电流产生的电压V_L低于到Vc与VRAMP之和时，PWM比较器输出为高，产生一个恒定的导通时间T_on，使电感电流升高；当T_on结束后电感电流降低，又重新回到谷值，进入下个T_on周期，从而控制Buck变换器。固定斜坡补偿的恒定导通时间控制Buck变换器可以降低抖动，具有良好的信噪比。如图2所述是图1结构的控制波形，其中Sn是电感电流的上升斜率，Sf是电感电流的下降斜率，Se1是固定斜坡电压VRAMP的上升斜率。

相较于传统的恒定导通时间控制的Buck变化器而言，带有固定斜坡补偿的恒定导通时间控制的Buck变换器由于斜坡的引入，会额外引入一个固定零点和移动的极点，变化的极点会使得环路的补偿更困难。由于移动的极点会随外部工作条件变化，所以往往会进行过补偿设计，以此保证在最坏情况下系统的稳定性，这样做的结果就是牺牲了环路的带宽。

发明内容

针对传统斜坡补偿电路引入额外零极点导致增大补偿的难度和并且过补偿导致更低环路带宽的不足之处，本发明提出一种自适应斜坡补偿电路，能够在引入斜坡来增强信噪比的同时不引入额外零极点，从而避免导致系统环路带宽受影响。

本发明的技术方案为：