COT纹波补偿电路中的直流失调消除方法技术

技术编号:13995533 阅读:114 留言:0更新日期:2016-11-15 02:15
COT纹波补偿电路中的直流失调消除方法,属于电源管理技术领域。包括采样脉冲S/H产生过程和失调量消除过程,采样脉冲S/H产生过程中采集系统环路比较器的输出信号LoopCom_OUT输入到SR触发器的置位端S,采集系统恒定导通时间模块的输出信号TonComp_OUT输入到SR触发器的清零端R,SR触发器反相输出端NQ输出的信号延时处理后与同相输出端Q输出的信号共同输入到与门进行与操作后得到采样保持脉冲S/H;失调量消除过程中利用采样保持脉冲S/H控制直流信息的提取并在纹波叠加模块中利用提取出的直流信息消除输出电压的失调量。本发明专利技术通过在直流量提取电路中加入直流失调消除方法实现变换器的输出失调消除,不需要加入额外的失调消除电路。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电源管理
,具体涉及一种用于消除恒定导通时间(Constant On Time,COT)控制架构的降压型变换器输出直流失调的消除方法。
技术介绍
相比于电压控制模式和峰值电流控制模式,COT控制模式不需要传统意义上的误差放大器,这使得COT控制模式能够在保持精度的基础上提供更快的瞬态响应;COT控制模式所提供的全输入电压范围内的稳频,对于抗电磁干扰特性等等都有很大的意义;同时COT控制模式在轻载下的效率的提升符合现阶段电子产品的发展趋势。COT控制架构在电源管理芯片当中备受青睐。COT在为电源管理产品带来优势的同时,自身也存在一些缺陷,COT控制变换器采用谷值触发方式开始每一个新周期,这将在输出电压上引入额外的直流失调量。如图1所示为传统COT控制在输出电压中产生失调的关键波形,可以得到在谷值触发模式下,每个新周期在反馈电压VFB低于参考电压VREF时开始,基于该模式,可以得到反馈电压的平均值与基准电压VREF之间存在失调电压VOS,根据降压型变换器的基本理论可以得出失调电压量VOS如下: V O S = 1 2 V i n - V o L T o n R S E N ]]>失调电压VOS与导通时间Ton、输入电压Vin、输出电压VO以及电感电流采样电阻RSEN相关,在低占空比应用下对失调电压VOS的影响尤为明显。通常基于纹波控制的COT技术在噪声裕度以及输出上引入的直流失调量之间存在设计的折衷选择,高的抗噪能力要求补偿纹波具有足够的幅值,这将带来更大的输出直流失调,在高精度的应用中直流失调的缺陷显得非常突出。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决现有的COT控制架构存在的上述问题,提出了COT纹波补偿电路中的直流失调消除方法,本专利技术提出的直流失调消除电路是在半周期采样的纹波补偿基础上形成,不需要加入额外的失调消除电路。本专利技术的技术方案是:COT纹波补偿电路中的直流失调消除方法,包括:采样脉冲S/H产生过程和失调量消除过程;其特征在于,所述采样脉冲S/H产生过程包括以下步骤:步骤一:采集COT纹波补偿电路中系统环路比较器的输出信号LoopCom_OUT和系统恒定导通时间模块的输出信号TonComp_OUT;步骤二:将系统环路比较器的输出信号LoopCom_OUT输入到SR触发器中的置位端S,将系统恒定导通时间模块的输出信号TonComp_OUT输入到SR触发器中的清零端R进行信号处理;步骤三:对SR触发器同相输出端Q输出的信号不做处理,对SR触发器反相输出端NQ输出的信号作延时处理;步骤四:将SR触发器同相输出端Q输出的信号和步骤3对SR触发器反相输出端NQ输出的信号延时处理后的信号输入到与门进行与操作得到采样保持脉冲S/H;所述失调量消除过程包括以下步骤:步骤五:在纹波直流量提取电路中提取直流信息;所述纹波直流量提取电路包括第一传输门TG1、第二传输门TG2、第二反相器INV2、第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容C1和第二电容C2;第一传输门TG1的输出端通过第一电阻R1与第一电容C1的串联结构后接地,第二传输门TG2的输出端通过第二电阻R2和第二电容C2的串联结构后接地;采样保持脉冲S/H作为纹波直流量提取电路的第一传输门TG1和第二传输门TG2的控制信号,控制第一传输门TG1的高有效端和第二传输门TG2的低有效端,同时经过第二反相器INV2控制第一传输门TG1的低有效端和第二传输门TG2的高有效端;第一传输门TG1的输入端接电感电流预放大电路的第一差分放大输出端V1,第二传输门TG2的输入端接电感电流预放大电路的第二差分放大输出端V2;第一传输门TG1的输出端V3和第二传输门TG2的输出端V4作为采样保持的输出信号;通过计算V3-V4=K·VDC=K·IS/HRds_on得到提取的纹波直流分量为: I S / H R d s o n = ( I o - ΔI L 2 ) R d s o n ]]>步骤六:通过计算V1-V2=-K·VISENSE=K·ILRds_on得到预放大的纹波信息为:ILRds_on;预放大的纹波信息减去纹波直流分量后叠加在反馈电压VFB上,各个信号量满足以下关系: V F B + ( I L - I o ) R d s o n = V R E F - ΔI L 2 R d s o n ]]>等价于在基准电压VREF上引入了值为的直流失调量,该失调值与COT控制架构自身的直流失调量具有相同的大小和相反的符号,最后的反馈电压VFB精确地箝位在基准电压VREF上,即输出电压的直流失调量被完全消除。本专利技术增益效果:本专利技术的输出直流失调消除电路基于半周期采样纹波补偿电路,通过在直流量提取电路中加入直流失调消除电路实现变换器的输出失调消除;不需要加入额外的失调消除电路。附图说明图1是传统COT控制模式降压型变换器输出直流失调波形示意图。图2是本专利技术提出的COT纹波补偿电路中的直流失调消除方法流程图。图3是本专利技术提出的COT纹波补偿电路中的直流失调消除方法的框架图。图本文档来自技高网
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【技术保护点】
COT纹波补偿电路中的直流失调消除方法,包括:采样脉冲S/H产生过程和失调量消除过程;其特征在于,所述采样脉冲S/H产生过程包括以下步骤:步骤一:采集COT纹波补偿电路中系统环路比较器的输出信号(LoopCom_OUT)和系统恒定导通时间模块的输出信号(TonComp_OUT);步骤二:将系统环路比较器的输出信号(LoopCom_OUT)输入到SR触发器中的置位端(S),将系统恒定导通时间模块的输出信号(TonComp_OUT)输入到SR触发器中的清零端(R)进行信号处理;步骤三:对SR触发器同相输出端(Q)输出的信号不做处理,对SR触发器反相输出端(NQ)输出的信号作延时处理;步骤四:将SR触发器同相输出端(Q)输出的信号和步骤3对SR触发器反相输出端(NQ)输出的信号延时处理后的信号输入到与门进行与操作得到采样保持脉冲(S/H);所述失调量消除过程包括以下步骤:步骤五:在纹波直流量提取电路中提取直流信息;所述纹波直流量提取电路包括第一传输门(TG1)、第二传输门(TG2)、第二反相器(INV2)、第一电阻(R1)、第二电阻(R2)、第一电容(C1)和第二电容(C2);第一传输门(TG1)的输出端通过第一电阻(R1)与第一电容(C1)的串联结构后接地,第二传输门(TG2)的输出端通过第二电阻(R2)和第二电容(C2)的串联结构后接地;采样保持脉冲(S/H)作为纹波直流量提取电路的第一传输门(TG1)和第二传输门(TG2)的控制信号,控制第一传输门(TG1)的高有效端和第二传输门(TG2)的低有效端,同时经过第二反相器(INV2)控制第一传输门(TG1)的低有效端和第二传输门(TG2)的高有效端;第一传输门(TG1)的输入端接电感电流预放大电路的第一差分放大输出端(V1),第二传输门(TG2)的输入端接电感电流预放大电路的第二差分放大输出端(V2);第一传输门(TG1)的输出端(V3)和第二传输门(TG2)的输出端(V4)作为采样保持的输出信号;通过计算V3‑V4=K·VDC=KIS/HRds_on得到提取的纹波直流分量为:IS/HRdson=(Io-ΔIL2)Rdson]]>步骤六:通过计算V1‑V2=‑K·VISENSE=KILRds_on得到预放大的纹波信息为:ILRds_on;预放大的纹波信息减去纹波直流分量后叠加在反馈电压(VFB)上,各个信号量满足以下关系:VFB+(IL-Io)Rdson=VREF-ΔIL2Rdson]]>等价于在基准电压(VREF)上引入了值为的直流失调量,该失调值与COT控制架构自身的直流失调量具有相同的大小和相反的符号,最后的反馈电压(VFB)精确地箝位在基准电压(VREF)上,即输出电压的直流失调量被完全消除。...

【技术特征摘要】
1.COT纹波补偿电路中的直流失调消除方法,包括:采样脉冲S/H产生过程和失调量消除过程;其特征在于,所述采样脉冲S/H产生过程包括以下步骤:步骤一:采集COT纹波补偿电路中系统环路比较器的输出信号(LoopCom_OUT)和系统恒定导通时间模块的输出信号(TonComp_OUT);步骤二:将系统环路比较器的输出信号(LoopCom_OUT)输入到SR触发器中的置位端(S),将系统恒定导通时间模块的输出信号(TonComp_OUT)输入到SR触发器中的清零端(R)进行信号处理;步骤三:对SR触发器同相输出端(Q)输出的信号不做处理,对SR触发器反相输出端(NQ)输出的信号作延时处理;步骤四:将SR触发器同相输出端(Q)输出的信号和步骤3对SR触发器反相输出端(NQ)输出的信号延时处理后的信号输入到与门进行与操作得到采样保持脉冲(S/H);所述失调量消除过程包括以下步骤:步骤五:在纹波直流量提取电路中提取直流信息;所述纹波直流量提取电路包括第一传输门(TG1)、第二传输门(TG2)、第二反相器(INV2)、第一电阻(R1)、第二电阻(R2)、第一电容(C1)和第二电容(C2);第一传输门(TG1)的输出端通过第一电阻(R1)与第一电容(C1)的串联结构后接地,第二传输门(TG2)的输出端通过第二电阻(R2)和第二电容(C2)的串联结构后接地;采样保持脉冲(S/H)作为纹波直流量提取电路的第一传输门(TG1)和第二传输门(TG2)的控制信号,控制第一传输门(TG1)的高有效端和第二传输门(TG2)的低有效端,同时经过第二反相器(INV2)控制第一传输门(TG1)的低有效端和第二传输门(TG2)的高有效端;第一传输门(TG1)的输入端接电感电流预放大电路的第一差分放大输出端(V1),第二传输门(TG2)的输入端接电感电流预放大电路的第二差分放大输出端(V2);第一传输门(TG1)的输出端(V3)和第二传输门(TG2)的输出端(V4)作为采样保持的输出信号;通过计算V3-V4=K·VDC=KIS/HRds_on得到提取的纹波直流分量为: I S ...

【专利技术属性】
技术研发人员:明鑫李天生徐俊王卓张波
申请(专利权)人:电子科技大学
类型:发明
国别省市:四川;51

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