控压型DC-DC变换器电流环路补偿设计

文章摘要：显然，要使环路稳定，必须使△I1<△Io，即满足：www.88dzw.com最后，VSEN’经过V／I转换电路，就可以转换成所需要的电流信号ISEN，以便和ISLOPE进行叠加。因为图4中的Q1和Q2匹配，偏置相同，所以Q1和Q2的发射极电压近似相等，即：V2≈V3，因而可为v∑提供一个合适的直流电平。4 仿真结果采用0．6μm BCD工艺时，可对设计的电路进行仿真验证。仿真条件为供电电压VIN=5 V，输出电压VOUT=13 V，负载电流为500 mA。由仿真条件可知，占空比D>50％，但必须引入斜坡补偿以保证电流环路的稳定。图5所示是整体电路在典型情况下(D>50％)，加

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显然，要使环路稳定，必须使△I1<△Io，即满足：

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最后，VSEN’经过V／I转换电路，就可以转换成所需要的电流信号ISEN，以便和ISLOPE进行叠加。

因为图4中的Q1和Q2匹配，偏置相同，所以Q1和Q2的发射极电压近似相等，即：V2≈V3，因而可为v∑提供一个合适的直流电平。

4 仿真结果

采用0．6μm BCD工艺时，可对设计的电路进行仿真验证。仿真条件为供电电压VIN=5 V，输出电压VOUT=13 V，负载电流为500 mA。由仿真条件可知，占空比D>50％，但必须引入斜坡补偿以保证电流环路的稳定。

图5所示是整体电路在典型情况下(D>50％)，加入斜坡补偿的仿真波形。其中，图5(a)是电感实际的电流波形。其电感电流峰值为Iinductor_PEAK=1．796 A；图5(b)是采样得到的电感电流波形，其采样电感电流峰值为Isensc_PEAK=10．505μA。



由于设计中的典型值R2=R3=10 kΩ，RDS(MM)=150 mΩ，RDS(MS)=15 Ω，n=100，故其电流采样系数α为：7．5x10-6，采样精度为77．9％。

图5(c)是斜坡补偿电路产生的斜坡电流波形，实测的补偿斜坡的斜率为5．487 A／s，时钟CLK为1．2 MHz，占空比为85．7％，T1=685．563 ns。由于本设计中的典型值为：

V1=0．4 V，V2=1 V，R=65 kΩ。

故可得其补偿斜坡的斜率为：m=6．732 A／s。

因此可知，本设计的补偿斜坡已经达到较高精度(81．5％)，可以满足设计要求；

图5(d)是电感电流采样值与补偿斜坡的合成波形。可以看出，其斜坡补偿的加入有效的抑制了亚谐波振荡。

5 结束语

本文针对峰值电流模式DC-DC转换器固有的不稳定性，设计了斜坡补偿电路。采用固定斜率补偿技术，虽然在小占空比条件下会减弱电流模式PWM控制的优点，但其电路结构简单，容易调节，可降低设计难度，同时针对一般的便携式设备，完全可以满足应用要求；而电流采样电路使用SENSE FET，同时结合缓冲级和V／I转换电路，可在采样精度得到提高的同时减小损耗。因此，本设计中的两个V／I转换电路可以较好地移植到其它DC-DC变换器电路中。

目前，本电路已经应用在一款升压型DC-DC芯片中，并且已经完成了前期仿真。仿真结果达到了预期要求，证明了该电路的可行性。

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结合(5)和(6)两个式子可以得到：


由此可见，当时，可在最坏情况下(D=100％，即m2>>m1)满足系统的开环稳定性要求。

图1所示的电路同时给出了在电流反馈电压上叠加斜坡补偿电压的方法。通过比较分析可知，两种补偿方法在效果上是等效的，但是第二种方法中的电路实现相对更简单，因此较为常用。

2．2 电流采样原理与方法

传统电流采样方法是在开关管的电流通路上串接检测电阻，这样不仅降低了DC-DC转换器的效率，而且对于传统工艺来说，制作这样的小电阻也很困难。为了弥补这些不足，本文在SENSEFET采样方法的基础上，加入了简洁的V／I变换电路，从而形成了一种结构简单且精度较高的采样电路，其电路主体如图l中的采样电路所示。其中MM为POWER FET，其宽长比设计的非常大，可以减小其导通阻抗(本电路的典型值为150 mΩ)；Ms为SENSE FET；检测电阻RSEN可利用工作在线性区MOS管的导通阻抗特性，使其宽长比与Ms相同，因此，导通阻抗与Ms的相等，记为RSEN。为了减小采样损耗，一般必须使(W／L)MM<<(W／L)Ms。

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