峰值电流模升压转换器的动态斜坡补偿电路设计

摘 要： 基于HHNEC 0.35 ?滋m BCD工艺设计了一种应用于峰值电流模升压转换器的动态斜坡补偿电路。该电路能够跟随输入输出信号变化，相应给出适当的补偿量，从而避免了常规斜坡补偿所带来的系统带载能力低及瞬态响应慢等问题。经Cadence Spectre验证，该电路能够达到设计要求。
关键词： 峰值电流模；升压转换器；动态斜坡补偿；减法器电路；V-I转换器

近年来，随着众多的便携式电子和消费类电子产品进入市场，低工作电压、高效率、长寿命的电源转换器受到广泛关注。峰值电流模PWM型DC-DC因其动态响应快、增益带宽大、补偿电路简单等优点，获得了广泛的应用[1]。但是，峰值电流模式变换器工作于CCM模式且占空比D>0.5时，系统存在开环不稳定性及由此引发的抗噪声性能差等问题。为解决这些问题，必须在这类变换器中引入斜坡补偿。
传统的斜坡补偿方法有固定斜率补偿和分段线性补偿[2]。这些补偿方法简单、易于实现。但这些补偿方法没有考虑到系统在不同的占空比D需要的补偿量是不同的，因而常常会产生过补偿现象，这会使系统的带载能力下降，瞬态响应变慢。动态斜坡补偿就是根据不同的占空比D而动态改变补偿信号，因而可以很好地解决上述问题。参考文献[3]利用跨导放大器和电流镜来获得所需的补偿信号，其中电流的加减增加了功耗，电流镜的使用也增大了版图面积；参考文献[4~6]利用MOS管的栅源电压相互抵消得到与输入输出相关的补偿信号，但是无法保证MOS管的栅源电压能被完全抵消，因而补偿精度不够。
本文给出的动态斜坡补偿电路利用差分输入方式的比例运算电路产生与占空比相关的同步不失真补偿信号。
1 动态斜坡补偿原理
1.1 峰值电流模升压型转换器工作原理
图1所示为峰值电流模Boost DC-DC转换器的基本框图，它主要由大功率开关管、拥有电感电流检测模块、带频率补偿的输出电压反馈网络的PWM发生器和功率管驱动电路组成。当功率管导通时，电感电流流经电阻RSEN，产生电感电流检测信号VS(t)。误差放大器对输出电压的采样信号与参考电压Vref的差值进行放大，得到信号Vf(t)，Vf(t)再叠加斜坡补偿信号后得到VC(t)。电感电流检测信号VS(t)与输出电压反馈信号VC(t)相比较，从而可以根据需要的输入输出电压的比率准确地