一種適用于高頻電流模式轉(zhuǎn)換器的斜坡補償電路的設(shè)計與實現(xiàn)

摘要：PWM DC／DC轉(zhuǎn)換器的設(shè)計中，為了防止出現(xiàn)次諧波振蕩，需要引入斜坡補償電路，而傳統(tǒng)的斜坡補償電路通常在加法器處會引入附加的內(nèi)部反饋環(huán)路，這會極大地限制系統(tǒng)帶寬。文中提出了一種簡單的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)峰值電流模式下的斜坡補償。這樣可以減小斜坡補償中加法器對系統(tǒng)帶寬的限制，從而可以提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，使轉(zhuǎn)換器有更高的開關(guān)頻率。仿真結(jié)果表明，這種方法能實現(xiàn)電壓信號準(zhǔn)確地相加。
關(guān)鍵詞：峰值電流模式；斜坡補償；加法器

電流模式PWM型DC／DC轉(zhuǎn)換器具有瞬態(tài)響應(yīng)好，輸出噪聲小，對外同電路干擾小等優(yōu)點，成為DC／DC的主流。但是，峰值電流模式PWM型DC／DC轉(zhuǎn)換器有一個特有的問題，就是當(dāng)占空比大于0．5時，會出現(xiàn)亞諧波振蕩現(xiàn)象，解決這一問題通常采用斜坡補償?shù)姆椒?，即在電感電流采樣信號上疊加一定斜率的鋸齒波信號，如果這一斜坡信號的斜率大于電流采樣信號下降斜率與上升斜率差值的一半，亞諧波現(xiàn)象就會消失。傳統(tǒng)的斜坡補償電路是采用運放的負(fù)反饋接法實現(xiàn)加法器，這樣由于引入了內(nèi)部負(fù)反饋回路，會限制系統(tǒng)的帶寬，從而會限制整個轉(zhuǎn)換器的開關(guān)頻率。
本文提出了一種新穎的斜坡補償電路，這里利用了電荷守恒定律，存電容兩端實現(xiàn)電流采樣信號與斜坡信號的相加，這樣就減少了一個內(nèi)部反饋環(huán)路，從而減小了對系統(tǒng)帶寬的限制，使系統(tǒng)更加穩(wěn)定，轉(zhuǎn)換器能有更高的開關(guān)頻率。

1 斜坡補償
1．1 斜坡補償?shù)谋匾?br /> 峰值電流模式PWM開關(guān)電源工作在CCM模式下且占空比(D)大于0．5時，系統(tǒng)存在穩(wěn)定性問題，因為電感電流擾動量經(jīng)過多個周期后逐級擴大，電感電流波形會出現(xiàn)低于開關(guān)頻率的包絡(luò)，電感電流紊亂，峰峰值增大，帶負(fù)載能力下降，輸出電壓紋波增加等不良現(xiàn)象，最終導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定，整個系統(tǒng)由于擾動無法正常工作。
1．2 斜坡補償?shù)脑?br /> 峰值電流模式PWM開關(guān)電源工作在D大于0．5時，內(nèi)部電流環(huán)會不穩(wěn)定。通常的解決方法是存電流內(nèi)環(huán)加入斜坡補償電路。如果沒有斜坡補償，系統(tǒng)的穩(wěn)定性如圖1所示。其中實線和虛線分別表示穩(wěn)定時和受到擾動時電感電流波形，D表示占空比(0D1)，IE表示由誤差放大器設(shè)定的電感電流峰值，m1和m2分別表示電感電流上升斜率、下降斜率(m1、m2>0)，△I0是初始擾動電流。

可以看到，一個周期后擾動電流變?yōu)椋?br />