可提高Buck型DC／DC转换器带载能力的斜坡补偿设计

第 37 卷第 1 期 2007 年 2 月 微 电 子 学 胍ro electr onics V 01．37 。№ 1 F eb．200 7 可提高 Buck 型 DC／DC 转换器带载能力 的 斜 坡 补偿 设 计 来新泉 ，郭仲杰，张倩 (西 安电子科 技大学 CAD 所 ，陕西 西安710071) 摘 要： 提 出了一种新颖的可提高 Buck 型 DC／DC 转换器带载能力的斜坡补偿设计。针对电流 模 DE／DE转换器在大占空比下的不稳定性 ，以及采用斜坡补偿后 系统带载 能力下降等 问题 ，通过 产生分段线性斜坡补偿信号并进行箝位 ，既保证 了系统的稳定性 ，又提 高了系统的带载能力。该电 路基于 O．5 ／tm CMOS 工艺设计 ，在不 同的温度与 电源电压 下，经 Hspice 仿真验证 ，达到设计 目 标 。 关键词 ： 电流模 ；DC／DC 转换器；斜坡补偿 ；带载能力 中图分类号 ： T N432 文献标识码 ： A 文章编 号 ：1004—3365 (2007)01—0033—05 D esig n of S lop e C omp ensa t ion to Imp rove L oa din g C ap aci ty of Buck oc ／o c Converters LAI X in—quan，GU O Zhong-jie，ZHANG Qian ( Institute of Electronic CAD ，X idian University ，Xi ’an ，Shaanx i 710071 ，P ．R．China) A bs trac t ： A novel slope compensation technique is p resented to improve the loading capacity of buck DC／DC converters．T o solve problems such as inherent instability of DC／I~converters at large duty cycle and its decreased loading capacity a s a result of t raditional slo pe compensatio n ，a piecew ise linear slo pe compensation circuit an d a clamping circuit are designed，which impro ves bo th stability a nd loading capacity of the system． Ba sed o n a 0．5 肛m C M O S process，the circuit is v erified by Hspice simulation under different temperatures an d supply pow er．Antici- pated results hav e been achieved． ． K ey words ： Current mode；DC／DC converter；Slope compensation；Loading capacity E ] 。c ： 2570D 引 言 在中小功 率 DE ／DE开关 电源 中，定频 PWM 闭环反馈控制系统 中的峰值电流模式控制技术由于 具有动态性能好 、输 出精度高、增益带宽大和瞬间限 流保护等优点而被广泛采用 。但是 ，由于在 占空 比 D> 50 时 ，固定频率 峰值 电流模式控制方式存在 着固有的开环不稳定现象 ，需要 引入适 当的斜坡补 偿 ，以防止工作在大 占空 比下 的亚谐 波振荡 。但若 用同一不变的补偿斜率来满足芯片在所有 占空比且 在最大的 di／dt 下 (即最坏情 况下)都 能稳定 工作， 常常会导致斜坡补偿量大大过剩，严重影 响开关 电 源 的瞬态响应特性和峰值 电感 电流 ，特别是空载状 态 ；过量 的补偿还可能导致峰值 电流模控制转变为 电压模控制 。所以 ，首先需要设计满足不同 占空 比 的斜坡补偿 电路 ，来使 系统稳定。而这又使得带载 能力下降 。这种矛盾给设计者带来 了一定的困难 。 针对这些问题 ，本文设计了一款新颖 、实用的分段线 性斜坡补偿 电路 ，不仅实现了系统的稳定性 ，而且保 收稿 日期 ：2006—07- 26： 定稿 日期 2006—10—08 基 金项 目：国家 自然科学基金资助项 目(60172004) ；国家教 育部博士点基 金资助项 目(200 10701003) ；西安应用 材料创新 基金 资助项 目(XA-AM-200504) 维普资讯 http://www.cqvip.com 34 来新泉等 ：可提 高 Buck 型 DC／DC 转换 器带载能力的斜坡补偿设计 2007 年 证了系统的带载能力 ，解决 了斜坡补偿 与带载能力 之 间 的矛盾 。 2斜坡补偿原理 图 1 是占空比 D> 5O 9／6时无斜坡补偿 的峰...