[实用新型]开关电源的斜坡补偿电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及开关电源技术，尤其涉及一种开关电源的斜坡补偿电路。

背景技术

在开关电源中，斜坡补偿是连续模式开关电源在导通占空比超过50％时维持系统稳定的一种技术方案。具体而言，当电流达到一定大小时，开关关断，如果占空比超过50％，在开关电源中的电感电流的上升时间就大于整个周期的50％，那么电流下降时间就小于一个周期的50％，因此，在较短的时间内电流还没有来得及回到静态初始值，下一个周期接着又开始了；下一个周期的初始电流变大，在接下来的周期里，电感电流很快就上升到参考点，使导通时间变短，占空比变得更窄；和上一个周期相比，这个周期的占空比减小到50％以内，但是这样又导致关断时间太长，下一个周期电流的初始值太小，又使得占空比再一次超过50％；如此循环，电流以间隔一个周期过大和过小的方式出现振荡。而斜坡补偿则是在检测点叠加预设的信号，使得电流闭环的影响可以得到抑制，以维持系统稳定。

一般而言，检测点的极限值都会在固定值的基础上叠加随占空比增大而增大的负增量，该负增量值就是斜坡补偿量。从系统稳定性的需要而言，随着占空比变大，需要的斜坡补偿量的斜率也要大，因而占空比越大，斜坡补偿量也越大。但是，如果斜坡补偿量过大，则极大地影响检测点，甚至在最大占空比的时候检测点的极限值已经变的非常小，导致电路的设计非常困难。

现有技术中的斜坡补偿量通常采用线性补偿方式或者分段线性补偿方式，图1示出了线性补偿方式下的斜坡补偿量的曲线图，图2示出了分段线性补偿方式下的斜坡补偿量的曲线图，其中斜坡补偿量△P可以是电流量或者是与电流量对应的电压量。

参考图1和图2，如果在最大占空比D_MAX处需要的斜坡补偿量的最小斜率为k，那么线性补偿方式在最大占空比D_MAX处的至少斜坡补偿量为△P＝k·D_MAX，而分段线性补偿方式在最大占空比D_MAX处的至少斜坡补偿量为△P＝k·(D_MAX-0.5)。可以看出，在同样的斜率需求下，分段线性补偿方式的至少斜坡补偿量已经比线性补偿方式小很多。例如取D_MAX＝0.8，那么分段线性补偿方式的至少斜坡补偿量是线性补偿方式的3/8。

参考图3，图3示出了实现分段线性补偿方式的斜坡补偿电路10，该斜坡补偿电路10包括：电流源31，产生电流I₁；电容C，电容C由电流I₁充电，电容C两端的电压记为分段线性电压信号22；第一NMOS晶体管32，由输入数字信号21控制，以对分段线性电压信号22进行控制；第二NMOS晶体管34，由运算放大器33的输出信号控制，第二NMOS晶体管34的源端的信号跟随分段线性电压22；第一PMOS晶体管35，流过第一PMOS晶体管35的电流记为电流I₂，该电流I₂与分段线性电压信号22和电阻R相关；第二PMOS晶体管36，流过第二PMOS晶体管36的电流记为补偿电流I₀，补偿电流I₀为反映斜坡补偿量的电流，由电流I₂镜像产生。

更加具体而言，电容C的一端连接电流源31的输出端、第一NMOS晶体管32的漏端以及运算放大器33的正输入端，所述电容C的另一端连接地；电流源31的输入端连接电源VDD。第一NMOS晶体管32的源端连接地，栅端接收输入数字信号21，第一NMOS晶体管32在输入数字信号21的控制下开通或关断。运算放大器33的负输入端连接电阻R的一端和第二NMOS晶体管34的源端，运算放大器33的输出端连接第二NMOS管的栅端，电阻R的另一端连接地。第二NMOS晶体管34的漏端连接第一PMOS管35的漏端。电流源31输出的电流为I₁，第一PMOS晶体管35的源漏电流为I₂，第二PMOS晶体管36的源漏电流为I₃。第一PMOS晶体管35的漏端连接栅端，并连接第二PMOS晶体管36的栅端。第一PMOS晶体管35和第二PMOS晶体管36的源端连接电源VDD。第二PMOS晶体管36的漏端作为输出端，输出补偿电流为I₀。

其中，输入数字信号21仅在有补偿的占空比范围内置0以断开对分段线性电压信号22的控制，在图2所示分段线性补偿方式中，有补偿的占空比范围指的是0.5～D_MAX。实际上，如果有补偿的占空比范围变成0～D_MAX，那么就转换为线性补偿方式，图3就转变为线性补偿方式的实现电路。