一种新颖的消除DC-DC中斜坡补偿影响的电路结构

第 35 卷 (2007 )第 2 期 计算机与数字工程 7 9 一种新颖的消除 DC —DC 中斜坡补偿影响的电路结构 张宾邹雪城 ( 华 中科技大学电子科学与技术系武汉430074 ) 摘要为了保 持电路 的最大带负载能力 ，对 DC —DC 基本 的拓扑结构进行 了改进 ，根 据斜坡补偿 的大小同等地增加 了控制环中电感 电流的最 大值 ，从而既保证 了电路 的稳定性 ，又消除了斜坡补偿 对电路 负载 能力 的影 响。 关键词电流模 式DC —DC斜坡补偿负载能力 中图分 类号TP331 1 DC —DC 简 介 在今天的消费类电子市场上 ，由电池供 电的可 变携设备，如手机 ，PDA ，MP3 等手持设备需求量很 大。由于电池 电压不稳定 ，或者是出于一个需要更 精准的电压的原 因，在这些手持设备 中，我们都将 使用 DC —DC 变换器来提供 电源 ，而作为 DC —DC 变换器而言 ，它的优良直接关系到手持设备可使用 的时间，转换效率 ，系统稳定性 ，输 出负载能力都是 我们所关心的问题 。 DC —DC 转换器 的 目的是从一个 稳定性差 的 电压源 ，输出一个精确 电压给负载 ，通 常有两类转 换器供我们选择 ：线性稳压器 ( Linear Regulator) 和 开关稳压器 ( Switching Regu lator) ，在线 性稳 压器 中，由于输 出电压的获得是通过控制从输入到输 出 的回路上的调整管来获得 ，这种方式当输入与输 出 电压差 比较大时，调整管上会损失大量 的功耗 ，效 率低 ，而且线性稳压器中输出电压 只能比输入电压 低 ，所以由于这些不足 ，在移动设备中，一般都不会 使用线性稳压器来进行 DC —DC 转换 。在开关稳 压器 中，输入端 的电流不是恒定 的，而是 以电流脉 冲的形式输 出，在电流输 出端通过能量存储元件将 脉冲电流轮换为恒定的电压 ，从输入到输 出端不存 在线性稳压器 中的调整管 ，仅仅是通过开关管来实 现电流脉冲 ，所 以开关稳压器的效率 比线性稳压要 高上许多，好的开关稳压器其转换 效率可达 90％ 以 上 。 在开关稳压器 中，电流模式 的 PWM( 脉 宽调 制) 控制方式由于其快速的响应速度以及 自动的过 流保护特性在工业届被广泛使用⋯。电路通过调 收到本文时间 ：2006 年 3 月 13 日 作者简介 ：张宾 ，男 ，硕士研究生。 整电感上的电流来调整开关的占空 比，从而实现 电 压调节 ，图 1 为电流模式降压型 DC —DC 转换器简 化拓扑图。此转换器 由一个 电源 回路 以及一个反 馈网络构 成。电源 回路包 括一对 由 NMOS 、PMOS 管组成 的开关 ，储能元件 电感 L 和滤波 电容 C 组 成。输出电压通过 电阻 Rfl 与 Rt2 采样得到 bVo， 通过 bVo 与基准 电平 Vref 进行放大，从而得到误 差控制信号 Va，此 Va 的大小将决定此时电感 电流 的最大值。在调制器 的同向端输入 的是经过斜坡 补偿了的电感采样信号 ，反 向端为误差控制信 号， 两者经过调制器进行 比较 ，从而最终确定 电感 电流 的翻转 电流大小 ，通过控制 电压 Vc，最后确定 了电 路 的占空比 D(t ) ，从而来控制开关管的导通 。 一一一一一一一一一一一一一一一一 h 一 一一 一’ v 】 图 1 电流模式降压型 DC —DC 转换器拓扑结构 2 使 用斜坡 补偿 的原 因及其对最大 电感 电流 的不利 影响 每隔一个周期次谐波被放大的倍数为 ： 维普资讯 http://www.cqvip.com 80 张宾等 ：一种新颖 的消除 DC —DC 中斜坡补偿影响 的电路结构 第 35 卷 A1= m2／m1 ( 1) 若 电路的占空比小于 50％ ，那么 m < m ，所 以次谐 波会被周期地缩小 ，电路不会出现问题 ，如图 2 (a) ‘ 中 D <0．5 的图所示 。当电路 占空 比 D 大于 50％ 时，此时 m >m 电感电流上升 的斜率小于下降 的 斜率时 ，次谐波随着周期被放大，最后影响 了电路 的正常工作 ，次谐 波振荡 ( sub —harmonice oscila— tion) 的问题就会出现 J， 4...