升壓型DC-DC變換器電流環(huán)路補償設(shè)計

摘要：針對固定頻率峰值電流模式PWM升壓型DC-DC變換器。給出了一種結(jié)構(gòu)簡單、易于集成的電流環(huán)路補償電路的設(shè)計方法。該電路的斜坡產(chǎn)生電路可對片內(nèi)振蕩器充放電電容上的電壓作V／I轉(zhuǎn)換，其所得到的斜坡電流具有穩(wěn)定、斜率易于調(diào)節(jié)等特點；而電流采樣電路主體采用SENSEFET結(jié)合優(yōu)化的緩沖級和V／I轉(zhuǎn)換電路，從而在提高采樣精度的同時，還減小了損耗。整個電路可采用0．6 μm 15 V BCD工藝實現(xiàn)。通過Cadence Spectre進行的仿真結(jié)果表明，該電路可有效地抑制亞諧波振蕩，采樣精度達到77．9％，補償斜率精度達到81．5％。
關(guān)鍵詞：斜坡補償；電流采樣；電流模式；V／I轉(zhuǎn)換

O 引言
固定頻率峰值電流模式PWM(Pulse WidthModulation) DC-DC變換器同傳統(tǒng)的電壓模式控制相比，具有瞬態(tài)響應(yīng)好，輸出精度高，帶載能力強等優(yōu)點，因而被廣泛應(yīng)用。作為重要的模擬單元，斜坡補償電路和電流采樣電路是電流模式PWM控制的根基，對電流模式控制中電流環(huán)路的穩(wěn)定性起著重要作用。

1 電路結(jié)構(gòu)
圖1所示是典型峰值電流模式PWM Boost DC-DC控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。當電壓外環(huán)的電壓反饋信號經(jīng)過誤差放大器放大得到的誤差信號VE送至PWM比較器后，將與電流內(nèi)環(huán)的一個變化的、其峰值代表輸出電感電流峰值的三角波或梯形尖角狀合成波信號VE比較，從而得到PWM脈沖關(guān)斷閾值。即：

在(1)式中：第一項為斜坡補償部分，用于保證電流環(huán)路的穩(wěn)定；第二項反映了電感電流的大小，通常由電流采樣電路產(chǎn)生；第三項用于產(chǎn)生一個固定的基礎(chǔ)電平，以為PWM比較器輸入端圖1 典型峰值電流模式PWMBoostDC―DC控制系統(tǒng)框圖提供一個合適的直流工作點。
因此，峰值電流模式控制不是用電壓誤差信號直接控制PWM脈沖寬度，而是通過控制峰值輸出端的電感電流大小，然后來間接地控制PWM脈沖寬度。

但是，電流模式的結(jié)構(gòu)決定了其應(yīng)用時存在電流內(nèi)環(huán)在占空比大于50％時的開環(huán)不穩(wěn)定現(xiàn)象、亞諧波振蕩、非理想的環(huán)路響應(yīng)，以及容易受噪聲影響等幾個固有缺點。針對上述問題，在環(huán)路的補償方式上，除了電壓環(huán)路的RC串聯(lián)補償之外，還必須對電流環(huán)路進行補償，以滿足電流環(huán)路的穩(wěn)定性要求。有效的解決方法是采用斜坡補償技術(shù)，并在提高電流采樣精度的同時降低采樣損耗，以保證電流環(huán)路的穩(wěn)定。