一種適用于高頻電流模式轉(zhuǎn)換器的斜坡補(bǔ)償電路的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

摘要：PWM DC／DC轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)中，為了防止出現(xiàn)次諧波振蕩，需要引入斜坡補(bǔ)償電路，而傳統(tǒng)的斜坡補(bǔ)償電路通常在加法器處會(huì)引入附加的內(nèi)部反饋環(huán)路，這會(huì)極大地限制系統(tǒng)帶寬。文中提出了一種簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)峰值電流模式下的斜坡補(bǔ)償。這樣可以減小斜坡補(bǔ)償中加法器對(duì)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(kāi)關(guān)頻率。仿真結(jié)果表明，這種方法能實(shí)現(xiàn)電壓信號(hào)準(zhǔn)確地相加。
關(guān)鍵詞：峰值電流模式；斜坡補(bǔ)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(duì)外同電路干擾小等優(yōu)點(diǎn)，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(gè)特有的問(wèn)題，就是當(dāng)占空比大于0．5時(shí)，會(huì)出現(xiàn)亞諧波振蕩現(xiàn)象，解決這一問(wèn)題通常采用斜坡補(bǔ)償?shù)姆椒?，即在電感電流采樣信?hào)上疊加一定斜率的鋸齒波信號(hào)，如果這一斜坡信號(hào)的斜率大于電流采樣信號(hào)下降斜率與上升斜率差值的一半，亞諧波現(xiàn)象就會(huì)消失。傳統(tǒng)的斜坡補(bǔ)償電路是采用運(yùn)放的負(fù)反饋接法實(shí)現(xiàn)加法器，這樣由于引入了內(nèi)部負(fù)反饋回路，會(huì)限制系統(tǒng)的帶寬，從而會(huì)限制整個(gè)轉(zhuǎn)換器的開(kāi)關(guān)頻率。
本文提出了一種新穎的斜坡補(bǔ)償電路，這里利用了電荷守恒定律，存電容兩端實(shí)現(xiàn)電流采樣信號(hào)與斜坡信號(hào)的相加，這樣就減少了一個(gè)內(nèi)部反饋環(huán)路，從而減小了對(duì)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(kāi)關(guān)頻率。

1 斜坡補(bǔ)償
1．1 斜坡補(bǔ)償?shù)谋匾?br /> 峰值電流模式PWM開(kāi)關(guān)電源工作在CCM模式下且占空比(D)大于0．5時(shí)，系統(tǒng)存在穩(wěn)定性問(wèn)題，因?yàn)殡姼须娏鲾_動(dòng)量經(jīng)過(guò)多個(gè)周期后逐級(jí)擴(kuò)大，電感電流波形會(huì)出現(xiàn)低于開(kāi)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(gè)系統(tǒng)由于擾動(dòng)無(wú)法正常工作。
1．2 斜坡補(bǔ)償?shù)脑?br /> 峰值電流模式PWM開(kāi)關(guān)電源工作在D大于0．5時(shí)，內(nèi)部電流環(huán)會(huì)不穩(wěn)定。通常的解決方法是存電流內(nèi)環(huán)加入斜坡補(bǔ)償電路。如果沒(méi)有斜坡補(bǔ)償，系統(tǒng)的穩(wěn)定性如圖1所示。其中實(shí)線(xiàn)和虛線(xiàn)分別表示穩(wěn)定時(shí)和受到擾動(dòng)時(shí)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(dòng)電流。

可以看到，一個(gè)周期后擾動(dòng)電流變?yōu)椋?br />