[发明专利]功率变换器及其斜坡信号产生器及斜坡信号产生方法

说明书

本公开涉及功率变换器及其斜坡信号产生器及斜坡信号产生方法。功率变换器包括耦合在输入端和输出端之间的电感和开关管。斜坡信号产生器包括：比例变换模块，用于对所述电感的电流检测信号进行比例变换以获得复制信号；以及偏移补偿模块，用于对所述复制信号进行偏移补偿以获得斜坡信号，其中，所述斜坡信号的斜率变化表征所述电感的电感值变化。该功率变换器的斜坡信号产生器可以在开关周期内自适应地调节斜坡信号的斜率，对电感值的波动进行动态补偿，改善抑制次谐波振荡的效果，从而提高功率变换器的输入输出电压范围和稳定性。

技术领域

本公开涉及电源技术领域，更具体地说，涉及一种功率变换器及其斜坡信号产生器及斜坡信号产生方法。

背景技术

在电子产品中，已经广泛地采用功率变换器提供电子产品内部的电子器件的供电电压。例如，电子器件的供电电压高于电池电压，功率变换器用于将电池电压转换成电子器件的供电电压以使电子器件可以正确工作。

功率变换器通过控制开关器件（例如，晶体管、IGBT、MOSFET等）的开关动作，控制从功率变换器的输入端转移到输出端的电能，从而获得期望的输出电压和/或输出电流。可以通过各种控制策略和调制技术来实现开关器件的开关状态控制，如脉宽调制（PWM）、脉频调制（PFM）、脉位调制（PPM）等。

在采用脉宽调制（PWM）实现开关控制的情形下，基于定频峰值电流控制方案实现的功率变换器，在开关控制信号的占空比大于50%时，其存在固有次谐波振荡问题，导致功率变换器工作不稳定。对于电池续航能力有高要求的应用场景，例如，便携式电子产品，不仅电池电压的变化范围大，而且电子产品的供电电压要达到高效率高动态的要求。因此，开关控制信号的占空比需要在大范围内变化，这使得次谐波振荡问题进一步恶化。

图1示出根据现有技术的功率变换器的示意性电路图。功率变换器100采用BOOST拓扑，例如，包括控制电路110，该控制电路110根据电感电流iL的电流检测信号Vsen和输出电压Vo的电压反馈信号Vfb产生开关控制信号Vgs1和Vgs2。为了抑制次谐波振荡，控制电路110还包括斜坡信号产生器101，用于产生斜坡信号Vslope，电流检测信号Vsen与斜坡信号Vslope相叠加产生叠加信号Vs1。斜坡信号Vslope用于补偿电流检测信号Vsen的斜率，使得叠加信号Vs1的斜率相对于电流检测信号Vsen的斜率增加，可以减少次谐波振荡的发生，扩大开关控制信号的占空比范围。

在现有的功率变换器100中，斜坡信号产生器101产生固定斜率或多段斜率的斜坡信号，对电流检测信号Vsen进行斜率调节。该功率变换器100的控制电路可以解决峰值电流模控制方式下次谐波振荡的问题，但是也会造成过补偿，减弱系统的动态响应速度和负载能力。进一步地，该功率变换器100的控制电路是针对特定的电感参数设计的，这不仅限制了控制电路的应用场景，而且在不同温度和电流下，电感值也会变化，最大变化可达40%，严重的会导致高温重载时再次出现次谐波振荡问题。另外，变换器长时间工作时，电感也会随着时间缓慢老化，最终导致初始设定的斜坡补偿方案失效，最终导致次谐波振荡问题发生，系统不能稳定工作。

因此，期望进一步改进功率变换器的斜坡信号补偿方案以克服现有技术中存在的以上技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供功率变换器及其斜坡信号产生器及斜坡信号产生方法，对所述电感的电流检测信号进行比例变换以获得复制信号，以及对所述复制信号进行偏移补偿以获得斜坡信号，以提高功率变换器的输入输出电压范围和稳定性。

根据本发明的一方面，提供一种用于功率变换器的斜坡信号产生器，所述功率变换器包括耦合在输入端和输出端之间的电感和开关管，所述斜坡信号产生器包括：比例变换模块，用于对所述电感的电流检测信号进行比例变换以获得复制信号；以及偏移补偿模块，用于对所述复制信号进行偏移补偿以获得斜坡信号，其中，所述斜坡信号的斜率变化表征所述电感的电感值变化。