用于峰值电流控制BUCK变换器的斜坡-误差补偿电路制造技术

本发明专利技术涉及一种用于峰值电流控制BUCK变换器的斜坡‑误差补偿电路，属于开关电源技术领域，解决了现有技术中峰值电流控制BUCK变换器进行斜坡补偿后输出电流存在静态误差的问题。本发明专利技术公开的斜坡‑误差补偿电路包括斜坡补偿子电路、误差补偿子电路、调理放大子电路。所述误差补偿子电路的输入信号取自BUCK变换器的输出电压，其误差补偿值与BUCK变换器输出电压呈正比，并等于斜坡补偿子电路输出电流的静态误差。因此，对任意占空比工作时的BUCK变换器均可实现误差补偿，消除斜坡补偿引起的静态误差。

Slope-Error Compensation Circuit for Peak Current Control BUCK Converter

The invention relates to a slope error compensation circuit for peak current controlled BUCK converter, belonging to the technical field of switching power supply, which solves the problem of static error of output current after slope compensation of peak current controlled BUCK converter in the prior art. The slope error compensation circuit disclosed by the invention comprises a slope compensation sub-circuit, an error compensation sub-circuit and a conditioning amplifier sub-circuit. The input signal of the error compensation sub-circuit is taken from the output voltage of the BUCK converter, and the error compensation value is proportional to the output voltage of the BUCK converter, and equal to the static error of the output current of the slope compensation sub-circuit. Therefore, the BUCK converter with arbitrary duty cycle can realize error compensation and eliminate the static error caused by slope compensation.

【技术实现步骤摘要】
用于峰值电流控制BUCK变换器的斜坡-误差补偿电路
本专利技术涉及开关电源
，尤其涉及一种用于峰值电流控制BUCK变换器的斜坡-误差补偿电路。
技术介绍
现有开关电源控制中，常用的PWM控制方式主要有平均电流控制和峰值电流控制两种方式。与平均电流控制相比，峰值电流控制的暂态闭环响应快，对输入电压变化和输出负载变化的瞬态响应也快，具有瞬时峰值电流限制功能，能够实现自动并联均流。现有的典型峰值电流模式的PWM控制如图1所示，其特征信号波形如图2所示，采用斜坡补偿方案能够提高峰值电流控制模式在占空比大于50％时的稳定性，虽然解决了其占空比大于50％时的开环不稳定，减小了次斜坡振荡，一定程度上提高了BUCK变换器的输出电流稳定性，但是带来了BUCK变换器输出电流峰值与目标值存在一定的误差。具体地，如图3所示，斜坡补偿前后参考电流的误差为ΔIref＝Ig-Iref(dTs)＝mdTs式中，d为占空比，Ig为目标电流给定值，Iref为斜坡补偿后输出的电流参考值，m为斜坡补偿斜率，Ts为功率开关管开关周期。可见，占空比越大，误差越大，造成BUCK变换器输出电流控制的准确性下降。
技术实现思路
鉴于上述的分析，本专利技术实施例旨在提供一种用于峰值电流控制BUCK变换器的斜坡-误差补偿电路，用以解决现有峰值电流控制BUCK变换器进行斜坡补偿后的输出电流存在静态误差的问题。一方面，本专利技术实施例提供了一种用于峰值电流控制BUCK变换器的斜坡-误差补偿电路，包括斜坡补偿子电路、误差补偿子电路、调理放大子电路；所述斜坡补偿子电路和误差补偿子电路并联，再与所述调理放大子电路串联；所述斜坡补偿子电路，用于接收PWM控制器输出的锯齿波信号、偏置电压信号和目标电流信号，转换成带斜坡补偿的电流参考信号输出；所述误差补偿子电路，用于接收BUCK变换器输出的电压信号，转换成上述电流参考信号对应的误差补偿信号输出；所述调理放大子电路，用于将上述带斜坡补偿的电流参考信号和对应的误差补偿信号进行加和，将所述加和结果作为用于峰值电流控制的电流参考信号输出。上述技术方案的有益效果如下：第一，误差补偿子电路的输入信号取自BUCK变换器输出电压，误差补偿值与BUCK变换器输出电压呈正比，因此对任意占空比工作时的BUCK变换器均可实现误差补偿，消除斜坡补偿引起的静态误差。第二，斜坡补偿信号取自PWM控制器，与VT1开关频率完全同步。基于上述方法的另一个实施例中，所述斜坡补偿子电路包括依次串联的运放模块1、运放模块2；所述运放模块1，用于接收PWM控制器输出的锯齿波信号、偏置电压信号，将PWM控制器输出的锯齿波信号进行偏置和反向，生成由零开始变化的倒锯齿波信号传输至运放模块2；所述运放模块2，用于接收上述倒锯齿波信号和所述目标电流信号，将所述倒锯齿波信号与所述目标电流信号进行叠加，生成带斜坡补偿的电流参考信号。上述技术方案的有益效果是：运放模块1将PWM控制器输出的锯齿波信号进行偏置和反向，生成由零开始变化的倒锯齿波信号，运放模块2将所述倒锯齿波信号与目标电流信号进行叠加，生成带斜坡补偿的电流参考信号。进一步，所述误差补偿子电路包括依次串联的电压采集模块、运放模块3；所述电压采集模块，用于采集BUCK变换器输出的电压信号，将所述电压信号由高压信号转换为低压控制信号，并将所述低压控制信号传输至运放模块3；所述运放模块3，用于将接收到的低压控制信号按预设倍数放大，并转换成电流信号输出；所述输出的电流信号为带斜坡补偿的电流参考信号对应的误差补偿信号。上述进一步方案的有益效果是：电压采集模块采集BUCK变换器输出的电压信号，并将其反馈给误差补偿子电路，将BUCK变换器输出的电压信号由由高压信号转换为低压控制信号，运放模块3用于将接收到的低压控制信号按预设倍数放大，转换成带斜坡补偿的电流参考信号对应的误差补偿信号。进一步，所述调理放大子电路包括反向求和电路；所述反向求和电路，用于将所述带斜坡补偿的电流参考信号和所述对应的误差补偿信号进行加和，获得用于峰值电流控制的电流参考信号输出。上述进一步方案的有益效果是：消除峰值电流控制BUCK变换器斜坡补偿后的输出电流静态误差，保证BUCK变换器输出电流控制准确度。进一步，所述运放模块1包括运算放大器A1、电阻R1～R4；所述运算放大器A1的负向输入端，经电阻R1与PWM控制器输出的锯齿波信号Islope连接，经电阻R2与直流电源提供的偏置电压连接，并经电阻R4与A1的输出端连接；A1的正向输入端经电阻R3接地。上述进一步方案的有益效果是：所述运放模块1的电路搭建简单、易实现，后续更换器件、维修时易操作且成本较低。进一步，所述运放模块2包括运算放大器A2、电阻R5～R8；所述运算放大器A2的负向输入端，经电阻R6与运算放大器A1的输出端连接，经电阻R5与目标电流信号Ig连接，并经电阻R8与A2的输出端连接；A2的正向输入端经电阻R7接地。上述进一步方案的有益效果是：所述运放模块2的电路搭建简单、易实现，后续更换器件、维修时易操作且成本较低。进一步，所述电压采集模块包括霍尔电压传感器LEM、电阻R9、R10；所述霍尔电压传感器LEM的正向输入端经电阻R9与输入信号Uout正端连接，LEM的负向输入端与输入信号Uout负端连接，LEM的输出端经电阻R10接地。上述进一步方案的有益效果是：所述电压采集模块的电路搭建简单、易实现，后续更换器件、维修时易操作且成本较低。进一步，所述运放模块3包括运算放大器A3、电阻R11～R13；所述运算放大器A3的负向输入端，经电阻R11与LEM的输出端连接，并经电阻R13与A3的输出端连接；A3的正向输入端经电阻R12接地。上述进一步方案的有益效果是：所述运放模块3的电路搭建简单、易实现，后续更换器件、维修时易操作且成本较低。进一步，所述反向求和电路包括运算放大器A4、电阻R14～R17；所述运算放大器A4的负向输入端，经电阻R14与运算放大器A3的输出端连接，经电阻R16与运算放大器A3的输出端连接，并经电阻R17与A4的输出端连接；A4的正向输入端经电阻R15接地。上述进一步方案的有益效果是：所述调理放大子电路的电路搭建简单、易实现，后续更换器件、维修时易操作且成本较低。进一步，运算放大器A2和A4的放大倍数为1，运算放大器A1和A3的放大倍数分别为：KA1＝m/m3式中，m为斜坡补偿斜率，m3为倒锯齿波Islope'的斜率，Uin为BUCK变换器输入电压，Ku为电压反馈系数，Ts为开关周期。上述进一步方案的有益效果是：给出了能实现本专利技术的一种放大倍数设置，简单、易调试。本专利技术中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。附图说明附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本专利技术的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。图1为现有峰值电流控制BUCK变换器原理图；图2为现有峰值电流控制BUCK变换器特征信号波形；图3为现有峰值电流控制BUCK变换器斜坡补偿前后参考本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于峰值电流控制BUCK变换器的斜坡‑误差补偿电路，其特征在于，包括斜坡补偿子电路、误差补偿子电路、调理放大子电路；所述斜坡补偿子电路和误差补偿子电路并联，再与所述调理放大子电路串联；所述斜坡补偿子电路，用于接收PWM控制器输出的锯齿波信号、偏置电压信号和目标电流信号，转换成带斜坡补偿的电流参考信号输出；所述误差补偿子电路，用于接收BUCK变换器输出的电压信号，转换成上述电流参考信号对应的误差补偿信号输出；所述调理放大子电路，用于将上述带斜坡补偿的电流参考信号和对应的误差补偿信号进行加和，将所述加和结果作为用于峰值电流控制的电流参考信号输出。

【技术特征摘要】
1.一种用于峰值电流控制BUCK变换器的斜坡-误差补偿电路，其特征在于，包括斜坡补偿子电路、误差补偿子电路、调理放大子电路；所述斜坡补偿子电路和误差补偿子电路并联，再与所述调理放大子电路串联；所述斜坡补偿子电路，用于接收PWM控制器输出的锯齿波信号、偏置电压信号和目标电流信号，转换成带斜坡补偿的电流参考信号输出；所述误差补偿子电路，用于接收BUCK变换器输出的电压信号，转换成上述电流参考信号对应的误差补偿信号输出；所述调理放大子电路，用于将上述带斜坡补偿的电流参考信号和对应的误差补偿信号进行加和，将所述加和结果作为用于峰值电流控制的电流参考信号输出。2.根据权利要求1所述的用于峰值电流控制BUCK变换器的斜坡-误差补偿电路，其特征在于，所述斜坡补偿子电路包括依次串联的运放模块1、运放模块2；所述运放模块1，用于接收PWM控制器输出的锯齿波信号、偏置电压信号，将PWM控制器输出的锯齿波信号进行偏置和反向，生成由零开始变化的倒锯齿波信号传输至运放模块2；所述运放模块2，用于接收上述倒锯齿波信号和所述目标电流信号，将所述倒锯齿波信号与所述目标电流信号进行叠加，生成带斜坡补偿的电流参考信号。3.根据权利要求1或2所述的用于峰值电流控制BUCK变换器的斜坡-误差补偿电路，其特征在于，所述误差补偿子电路包括依次串联的电压采集模块、运放模块3；所述电压采集模块，用于采集BUCK变换器输出的电压信号，将所述电压信号由高压信号转换为低压控制信号，并将所述低压控制信号传输至运放模块3；所述运放模块3，用于将接收到的低压控制信号按预设倍数放大，并转换成电流信号输出；所述输出的电流信号为带斜坡补偿的电流参考信号对应的误差补偿信号。4.根据权利要求3所述的用于峰值电流控制BUCK变换器的斜坡-误差补偿电路，其特征在于，所述调理放大子电路包括反向求和电路；所述反向求和电路，用于将所述带斜坡补偿的电流参考信号和所述对应的误差补偿信号进行加和，获得用于峰值电流控制的电流参考信号输出。5.根据权利要求2所述的用于峰值电流控制BUCK变换器的斜坡-误差补偿电路，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：王强，季金虎，胡永锋，郭鑫，
申请(专利权)人：北京机械设备研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11