[发明专利]一种用于DC-DC转换器的平均电感电流的控制电路

说明书

技术领域

本发明涉及开关型DC-DC转换器，具体地，涉及一种用于DC-DC转换器的平均电感电流的控制电路。

背景技术

随着电子技术的高速发展，电子系统的应用领域越来越广泛，电子设备的种类也越来越多，电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切。任何电子设备都离不开可靠的电源，它们对电源的要求也越来越高。电子设备的小型化和低成本化，使电源以轻、薄、小和高效率为发展方向。

目前，开关型DC-DC转换器（即转变输入电压后有效输出固定电压的电压转换器），以小型、轻量和高效率的特点，被广泛应用于以电子计算机为主导的各种终端设备、通信设备等几乎所有的电子设备，是当今电子信息产业飞速发展不可缺少的一种电源方式。开关型DC-DC转换器的电路拓扑，分为电流模式控制和电压模式控制。

图1是电压模式的DC-DC转换器控制电路实例，由图1可知，该电压模式的DC-DC转换器控制电路，是由单一的归返回路所构成，它的输出电压归返至输入端，误差增幅器可将基准电压与分压后的输出电压差分增幅；再将误差增幅器的输出输入到脉宽调制器（PWM），PWM比较器可将增幅后的差分成分信号，与内部产生的锯齿状信号作比较，最后再输出PWM信号。具体地，图1的时钟波形如图1a所示，图1的输入电压波形如图1b所示，图1的锁存器输出波形如图1c所示。

图2是电流模式控制的DC-DC转换器电路实例，由图2可知，该电流模式控制的DC-DC转换器电路，是在电压归返端追加设置可使电感电流归返的回路。在电流模式控制的DC-DC转换器，流入电感的电流与流入PWM比较器的电流都被当作控制信号输入，换句话说除了输出电压之外电感电流也能归返，这是它与电压模式最主要的结构差异。具体地，图2的时钟波形如图2a所示，图2的电压误差信号和所采集电感电流的关系图如图2b所示，图2的峰值电流控制模式的驱动波形如图2c所示。

由于电流模式控制具有动态反应快、补偿电路简化、增益带宽大、输出电感小、易于均流等优点，取得了越来越广的应用。在电流模式的控制电路中，需要准确、高效地测量电流值，故电流检测电路的实现就成为一个重要的问题。

目前，常用的电流模式控制的DC-DC转换器的电感电流检测方法，有以下两大类：

⑴峰值电流控制模式的电感电流检测方法（简称峰值电流法）：

峰值电流法是将实际检测的电感电流和电压外环设定的电流值输入PWM比较器进行比较，如图2所示；峰值电流法的电流环增益较低。峰值电流控制模式与平均电流控制模式相比较，有以下几个缺点：易受噪声干扰、需斜坡补偿、具有峰值/平均值误差。在峰值电流法中，峰值电流控制模式电流控制回路如图4所示。

在上述峰值电流控制模式电流控制回路中，峰值电路模式波形如图4a所示，峰值和均值中间出现误差值I_ΔE的波形如图4b所示。

⑵平均电流控制模式的电感电流检测方法（简称平均电流法）：

平均电流法是将实际电感电流和电压外环设定的理想电流接到一个高增益的电流误差放大器，通过电流误差放大器将电流误差放大再接到PWM比较器，和一个大幅值的锯齿波（即振荡器的坡度）比较，如图3所示。此方法弥补了峰值电流控制模式的缺点，具有噪声抑制，无需斜坡补偿，减少误差等优点，是目前最常用的平均电流流控制法；但其缺点在于实现均流功能的操作比较繁杂、不能实现每周期的平均电流，瞬态平均电流无法控制。具体地，图3的输入输出电压波形如图3a所示，图3的驱动波形如图3b所示。

综上所述，在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在平均电流时检测速度慢、以及恒流控制和限流保护的精确性及可靠性低等缺陷。 

发明内容

本发明的目的在于，针对上述问题，提出一种用于DC-DC转换器的平均电感电流的控制电路，以实现电流检测速度快、以及恒流控制和限流保护的精确性及可靠性高的优点。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种用于DC-DC转换器的平均电感电流的控制电路，包括电流检测电阻R1、信号检测放大器、数据采集与存储器、时钟、加法器、除法器、比较器、脉冲调制控制器PWM、开关管V1、电感L1、二极管D1与电容C1，其中：

所述电流检测电阻R1的第一连接端Vin与信号检测放大器的第一输入端连接，第二连接端与信号检测放大器的第二输入端及开关管V1的源极连接；所述信号检测放大器的输出端，与加法器的第一输入端、以及数据采集和存储器的第一输入端连接；所述数据采集和存储器的第二输入端与时钟连接，输出端与加法器的第二输入端连接；