升壓型DC-DC變換器電流環(huán)路補償設計

摘要：針對固定頻率峰值電流模式PWM升壓型DC-DC變換器。給出了一種結構簡(jiǎn)單、易于集成的電流環(huán)路補償電路的設計方法。該電路的斜坡產(chǎn)生電路可對片內振蕩器充放電電容上的電壓作V／I轉換，其所得到的斜坡電流具有穩定、斜率易于調節等特點(diǎn)；而電流采樣電路主體采用SENSEFET結合優(yōu)化的緩沖級和V／I轉換電路，從而在提高采樣精度的同時(shí)，還減小了損耗。整個(gè)電路可采用0．6 μm 15 V BCD工藝實(shí)現。通過(guò)Cadence Spectre進(jìn)行的仿真結果表明，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變換器同傳統的電壓模式控制相比，具有瞬態(tài)響應好，輸出精度高，帶載能力強等優(yōu)點(diǎn)，因而被廣泛應用。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)路的穩定性起著(zhù)重要作用。

1 電路結構
圖1所示是典型峰值電流模式PWM Boost DC-DC控制系統的結構框圖。當電壓外環(huán)的電壓反饋信號經(jīng)過(guò)誤差放大器放大得到的誤差信號VE送至PWM比較器后，將與電流內環(huán)的一個(gè)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(gè)固定的基礎電平，以為PWM比較器輸入端圖1 典型峰值電流模式PWMBoostDC―DC控制系統框圖提供一個(gè)合適的直流工作點(diǎn)。
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(guò)控制峰值輸出端的電感電流大小，然后來(lái)間接地控制PWM脈沖寬度。

但是，電流模式的結構決定了其應用時(shí)存在電流內環(huán)在占空比大于50％時(shí)的開(kāi)環(huán)不穩定現象、亞諧波振蕩、非理想的環(huán)路響應，以及容易受噪聲影響等幾個(gè)固有缺點(diǎn)。針對上述問(wèn)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(jìn)行補償，以滿(mǎn)足電流環(huán)路的穩定性要求。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(shí)降低采樣損耗，以保證電流環(huán)路的穩定。