斜波注入电路及其在开关电源中的误差补偿方法技术

斜波注入电路及其在开关电源中的误差补偿方法，其中斜波电压产生模块包括电容和充电电流产生单元，充电电流产生单元用于产生与开关电源输出电压和参考电压的差值相关的充电电流；斜波电压产生模块由控制信号控制，当控制信号为第一状态时利用充电电流对电容充电使得电容上的电压上升，当控制信号为第二状态时对电容放电，使得电容上的电压降为零；误差补偿模块用于产生与参考电压成比例的补偿电压，将电容上的电压减去补偿电压后作为最终的斜波电压。将本发明专利技术应用于开关电源时，将参考电压叠加电容上的电压并减去补偿电压后作为最终比较基准，使得比较基准恒定，实现不同占空比情况下开关电源的输出电压保持恒定，消除斜波电压带来的误差。

【技术实现步骤摘要】
斜波注入电路及其在开关电源中的误差补偿方法
本专利技术属于电力电子
，涉及一种斜波注入电路，特别是一种具有误差补偿功能的斜波注入电路，以及开关电源中采用本专利技术提出的斜波注入电路进行误差补偿的方法。
技术介绍
随着技术发展，为满足市场需求，对开关电源的要求也越来越高，通常要求开关电源具有响应速度快等优点。固定导通时间的开关电源为了简化外围器件，减小输出纹波，在内部会集成斜波注入电路。如图1所示，传统内部集成斜波注入电路的固定导通时间开关电源中，斜波注入电路产生斜波电压Vripple并与参考电压Vref叠加后与开关电源输出电压Vout的反馈电压Vfb进行比较，根据比较结果进行脉冲宽度调制PWM。如图2所示是一种常见的斜波注入电路，利用一个固定充电电流为电容201充电产生斜波电压Vripple，但这种结构在不同的占空比情况下，注入的斜波不同，如图3所示，图3中(b)、(c)、(d)分别是三种不同占空比对应的斜波电压Vripple与参考电压Vref叠加后再与反馈电压Vfb进行比较的情况，图3中(a)是将图3中(b)、(c)、(d)三种情况画在一起的示意图，可以看出三种不同占空比对应的斜波电压Vripple不同，导致Vripple与Vref叠加的值不同，从而导致反馈电压Vfb的变化。由于开关电源输出电压Vout＝Vfb*(R1+R2)/R1＝(Vref+Vripple)*(R1+R2)/R1，因此在不同的占空比情况下，反馈电压Vfb不同，开关电源的输出电压Vout也是不同的。可见传统的斜波注入电路会令开关电源引入输出误差，需要提出一种能够补偿输出误差的斜波注入电路。
技术实现思路
针对内部集成斜波注入电路的开关电源中由斜波电压引入的输出误差问题，本专利技术提出一种斜波注入电路，采用与开关电源的输出电压和参考电压的差值相关的充电电流代替传统的固定电流为电容充电得到初始的斜波电压，并将初始的斜波电压减去与参考电压成比例的补偿电压得到最终的斜波电压，另外还提出将本专利技术的斜波注入电路应用于开关电源中的方案，消除开关电源的输出误差。本专利技术提出的斜波注入电路技术方案为：一种斜波注入电路，包括斜波电压产生模块和误差补偿模块，所述斜波电压产生模块包括电容和充电电流产生单元，所述充电电流产生单元用于产生与开关电源输出电压和参考电压的差值相关的充电电流；所述斜波电压产生模块由控制信号控制，当所述控制信号为第一状态时利用所述充电电流对所述电容充电使得所述电容上的电压上升，当所述控制信号为第二状态时对所述电容放电，使得所述电容上的电压降为零；所述误差补偿模块用于产生与所述参考电压成比例的补偿电压，所述斜波注入电路将所述电容上的电压减去所述补偿电压后作为最终的斜波电压。具体的，所述斜波电压产生模块包括第一开关和第二开关，第一开关的一端连接所述电容的一端和第二开关的一端，第一开关的另一端和所述电容的另一端接地，第二开关的另一端连接所述充电电流；第一开关和第二开关由所述控制信号控制，当所述控制信号为第一状态时控制第二开关导通、第一开关断开，当所述控制信号为第二状态时控制第二开关断开、第一开关导通。具体的，所述充电电流产生单元包括误差放大器和跨导放大器，误差放大器的两个输入端分别连接所述开关电源输出电压的采样值和所述参考电压，其输出端连接所述跨导放大器的输入端，所述跨导放大器的输出端输出所述充电电流。具体的，所述跨导放大器包括第一放大器、第一NMOS管、第一PMOS管、第二PMOS管和第一电阻，第一放大器的正向输入端连接所述误差放大器的输出端，其负向输入端连接第一NMOS管的源极并通过第一电阻后接地，其输出端连接第一NMOS管的栅极；第二PMOS管的栅极连接第一PMOS管的栅极和漏极以及第一NMOS管的漏极，其源极连接第一PMOS管的源极并连接供电电源，其漏极输出所述充电电流。具体的，所述误差补偿模块包括第二放大器、第二电阻、第三电阻、第四电阻和第五电阻，第二电阻和第三电阻串联并接在所述参考电压和地之间，其串联点连接第二放大器的正向输入端；第四电阻和第五电阻串联并接在第二放大器的输出端和地之间，其串联点连接第二放大器的负向输入端；第二放大器的输出端产生所述补偿电压。将本专利技术提出的斜波注入电路应用于开关电源中消除输出误差，技术方案如下：开关电源中斜波电压的误差补偿方法，所述开关电源将参考电压叠加斜波电压后的信号作为比较基准用于与所述开关电源输出电压的反馈电压进行比较，并根据比较结果产生脉宽调制信号控制所述开关电源中开关器件的工作占空比，所述斜波电压与所述开关电源中开关器件的工作占空比有关，当所述开关电源中开关器件的工作占空比不同时所述叠加的斜波电压也不同，造成比较基准的变化；所述开关电源中斜波电压的误差补偿方法包括如下步骤：步骤一、产生与所述开关电源输出电压的反馈电压和参考电压的差值相关的充电电流；步骤二、所述开关电源中开关器件包括串联并接在供电电源和地之间的上功率管和下功率管，根据上功率管和下功率管串联点的信号产生控制信号，当所述控制信号为低电平时令所述充电电流对电容充电使得所述电容上的电压上升，当所述控制信号为高电平时控制所述电容放电，使得所述电容上的电压降为零；步骤三、将所述参考电压叠加所述电容上的电压并减去与所述参考电压成比例的补偿电压后的信号作为最终的比较基准用于与所述开关电源输出电压的反馈电压进行比较，使得比较基准恒定，消除斜波电压带来的误差。具体的，将所述开关电源输出电压的反馈电压与参考电压输入到一个误差放大器中获得误差电压，再经过一个跨导放大器将所述误差电压转换为电流信号得到所述充电电流。具体的，当时，直接将所述参考电压作为所述补偿电压，其中gm为所述跨导放大器的跨导，Vdd为所述供电电源的电压值，Tsw为所述开关电源的工作周期，C为所述电容的电容值，Vref为所述参考电压的电压值。本专利技术的有益效果为：本专利技术提出的斜波注入电路利用与开关电源输出电压和参考电压的差值有关的电流为电容充电产生初始的斜波电压，并利用与参考电压成比例的电压进行补偿，实现了对传统斜波电压在系统上产生误差的补偿；将本专利技术应用于开关电源中，能够实现不同占空比情况下开关电源的输出电压保持恒定，消除了开关电源的输出误差。附图说明下面的附图有助于更好地理解下述对本专利技术不同实施例的描述，这些附图示意性地示出了本专利技术一些实施方式的主要特征。这些附图和实施例以非限制性、非穷举性的方式提供了本专利技术的一些实施例。为简明起见，不同附图中具有相同功能的相同或类似的组件或结构采用相同的附图标记。图1是传统集成斜波注入电路的开关电源示意图。图2是现有的产生斜波电压的一种实现电路示意图。图3是传统集成斜波注入电路的开关电源中在不同占空比下关键信号的波形图，其中(b)(c)(d)分别是三种占空比情况下由控制信号Vsw控制产生斜波电压Vripple并与参考电压Vref叠加后信号Vref+Vripple的波形图、以及对应反馈本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种斜波注入电路，其特征在于，包括斜波电压产生模块和误差补偿模块；/n所述斜波电压产生模块包括电容和充电电流产生单元，所述充电电流产生单元用于产生与开关电源输出电压和参考电压的差值相关的充电电流；所述斜波电压产生模块由控制信号控制，当所述控制信号为第一状态时利用所述充电电流对所述电容充电使得所述电容上的电压上升，当所述控制信号为第二状态时对所述电容放电，使得所述电容上的电压降为零；/n所述误差补偿模块用于产生与所述参考电压成比例的补偿电压，所述斜波注入电路将所述电容上的电压减去所述补偿电压后作为最终的斜波电压。/n

【技术特征摘要】
1.一种斜波注入电路，其特征在于，包括斜波电压产生模块和误差补偿模块；
所述斜波电压产生模块包括电容和充电电流产生单元，所述充电电流产生单元用于产生与开关电源输出电压和参考电压的差值相关的充电电流；所述斜波电压产生模块由控制信号控制，当所述控制信号为第一状态时利用所述充电电流对所述电容充电使得所述电容上的电压上升，当所述控制信号为第二状态时对所述电容放电，使得所述电容上的电压降为零；
所述误差补偿模块用于产生与所述参考电压成比例的补偿电压，所述斜波注入电路将所述电容上的电压减去所述补偿电压后作为最终的斜波电压。


2.根据权利要求1所述的斜波注入电路，其特征在于，所述斜波电压产生模块包括第一开关和第二开关，第一开关的一端连接所述电容的一端和第二开关的一端，第一开关的另一端和所述电容的另一端接地，第二开关的另一端连接所述充电电流；第一开关和第二开关由所述控制信号控制，当所述控制信号为第一状态时控制第二开关导通、第一开关断开，当所述控制信号为第二状态时控制第二开关断开、第一开关导通。


3.根据权利要求1或2所述的斜波注入电路，其特征在于，所述充电电流产生单元包括误差放大器和跨导放大器，误差放大器的两个输入端分别连接所述开关电源输出电压的采样值和所述参考电压，其输出端连接所述跨导放大器的输入端，所述跨导放大器的输出端输出所述充电电流。


4.根据权利要求3所述的斜波注入电路，其特征在于，所述跨导放大器包括第一放大器、第一NMOS管、第一PMOS管、第二PMOS管和第一电阻，第一放大器的正向输入端连接所述误差放大器的输出端，其负向输入端连接第一NMOS管的源极并通过第一电阻后接地，其输出端连接第一NMOS管的栅极；第二PMOS管的栅极连接第一PMOS管的栅极和漏极以及第一NMOS管的漏极，其源极连接第一PMOS管的源极并连接供电电源，其漏极输出所述充电电流。


5.根据权利要求1、2或4所述的斜波注入电路，其特征在于，所述误差补偿模块包括第二放大器、第二电阻、...

【专利技术属性】
技术研发人员：向本才，
申请(专利权)人：成都稳海半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51