一种用于提升开关电源带载能力的电路制造技术

本发明专利技术公开了一种用于提升开关电源带载能力的电路，在电流环中使用该结构，对电流采样模块输出的采样电流减去一个与斜坡补偿电压相关的直流电流的方法，去消除在PWM比较器翻转时的斜坡补偿量进而提升带载能力。本发明专利技术提出的电路通过采样模块将电感电流信息按比例采集成采样电流，再通过电阻转换为采样电压，通过电流减法电路将采样电流减去一个与斜坡补偿电压相关的直流电流从而降低采样电压，斜坡补偿电压随着占空比的增大而增大，因此，减去的直流电流也在随着占空比的变大而变大。最终通过电阻产生的采样电压值比传统结构下的更低，因此当误差放大器输出电压到达钳位电压后的电感电流峰值比传统结构下更高，从而获得更高的带载能力。得更高的带载能力。得更高的带载能力。

【技术实现步骤摘要】
一种用于提升开关电源带载能力的电路


[0001]本专利技术属于模拟集成电路开关电源
，涉及一种用于提升开关电源带载能力的电路。

技术介绍

[0002]开关电源的控制模式主要为电压控制模式与电流控制模式，其调制模式主要有脉冲宽度调制(PWM)、脉冲频率调制(PFM)、以及脉冲跨周期调制(PSM)。由于峰值电流模PWM模式下具有快速的动态响应、补偿网络简单、对电磁兼容的影响较弱、带载能力强等特点。因此近些年在开关电源设计中获得了广泛采用。但是在PWM峰值电流模控制模式中，当系统工作的占空比大于50％时，电感电流收到扰动后会产生次谐波震荡，引起电流内环的不稳定。针对这个问题，采用在电感电流采样电流转换成的采样电压上叠加一个斜坡电压来解决电流内环的不稳定问题，但是，叠加的斜坡电压即斜坡补偿技术会带来系统带载能力降低的问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于解决现有技术中的问题，提供一种用于提升开关电源带载能力的电路，旨在解决现有技术中叠加的斜坡电压即斜坡补偿技术会带来系统带载能力降低的缺陷性技术问题。
[0004]为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
[0005]本专利技术提出的一种用于提升开关电源带载能力的电路，包括斜坡电压产生电路、电压采样电路、V
‑
I转换电路和电流减法电路；
[0006]所述斜坡电压产生电路与所述电压采样电路相连，所述电压采样电路与所述V
‑
I转换电路相连，所述V
‑
I转换电路与所述电流减法电路相连；所述斜坡电压产生电路产生与斜坡补偿电压相同的斜坡电压，在每个周期末对斜坡电压进行刷新重置前，通过所述电压采样电路对斜坡补偿电压进行采样和保持，并将斜坡补偿电压的最终电压值作为下一周期产生直流电流的电压，再通过V
‑
I转换电路将斜坡补偿电压转换为直流电流，根据电流采样模块采样出来的采样电流，通过所述电流减法电路将采样电流减去直流电流。
[0007]优选地，所述斜坡电压产生电路包括第一电流源Iref1、第二电流源Iref2、MOS管M1、MOS管M2、MOS管M3及电容C1；第一电流源Iref1的输出接MOS管M2的源端，MOS管M2的漏端接MOS管M3的栅极、MOS管M1的漏端以及电容C1的一端，MOS管M2的栅极接主开关管的栅极信号，MOS管M1的源端接地，MOS管M1的栅极接开关电源控制系统的时钟信号，周期性对电容C1的两端压差进行刷新，MOS管M3的漏端接地，MOS管M3的源端接采样开关S1和第二电流源Iref2，第二电流源Iref2控制M3的V
gs_M3
恒定。
[0008]优选地，所述电压采样电路包括开关S1和电容C2，开关S1的一端连接MOS管M3的源端，开关S1的另一端连接电容C2的一端以及V
‑
I转换电路中MOS管M4的栅极，电容C2的另一端接地，开关S1导通后，电容C2上的电压与MOS管M3的源端电压相等，开关S1关断后，电容C2
上电压保持为MOS管M3的源端电压。
[0009]优选地，所述V
‑
I转换电路包括MOS管M4、MOS管M5、MOS管M6、MOS管M7、MOS管M8、MOS管M9、MOS管M10以及电阻R1，MOS管M4的栅极接电压采样电路的采样信号，MOS管M4的漏端接MOS管M6的漏端以及其栅极和MOS管M7的栅极，MOS管M6和MOS管M7的源端接电源电压，MOS管M7的漏端接MOS管M5的漏端以及MOS管M9的栅极，MOS管M9的源端接MOS管M5的栅极以及电阻R1的一端，电阻R1的另一端接地，MOS管M9的漏端接MOS管M10的漏端和栅极以及MOS管M11的栅极，MOS管M10和MOS管M11的源端均接电源电压，MOS管M4和MOS管M5的源端接MOS管M8的漏端，MOS管M8的源端接地，栅极接偏置电压控制M8的电流大小，V
‑
I转换电路最终转换的电流为I1。
[0010]优选地，V
‑
I转换电路最终转换的电流I1的表达式如公式(1)所示：
[0011][0012]其中，V1为MOS管M5的栅极电压。
[0013]优选地，所述电流减法电路包括MOS管M11、MOS管M12、MOS管M13、MOS管M14、MOS管M15、MOS管M16、MOS管M0、电阻R2、电阻R0和一个第三电流源Iref3，第三电流源Iref3的输出连接MOS管M12的漏端和栅极以及MOS管M13的栅极，MOS管M12的源端接MOS管M14的漏端和栅极以及MOS管M15的栅极，MOS管M14和MOS管M15的源端接地，MOS管M15的漏端接MOS管M13的源端，MOS管M13的漏端接电阻R2的一端，电阻R2另一端接MOS管M11的漏端和MOS管M16的漏端以及栅极和MOS管M0的栅极，MOS管M16和MOS管M0的源端均接地，MOS管M0的漏端接电阻R0和电流采样模块的输出。
[0014]优选地，电流I1包含V
gs_M3
所增大的电流，增大的电流大小如公式(2)所示：
[0015][0016]电流减法电路输出电流的表达式为：I
′
dc
＝I1‑
I。
[0017]优选地，斜坡补偿电压随占空比的增大而增大。
[0018]优选地，流经电阻R0的电流转换为采样电压的电流为I
′
sense
＝I
sense
‑
I
′
dc
，PWM比较器的翻转条件为：V
C
＝(I
sense
‑
I
′
dc
+I
slope
+I
dc
)R，即V
C
＝(I
sense
+I
dc
)R，此时斜坡补偿不再对电感峰值电流产生影响。
[0019]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0020]本专利技术提出的一种用于提升开关电源带载能力的电路，随着补偿电压的上升，在电流采样模块采样出的电感电流减去一个与PWM比较器翻转时的斜坡补偿电压相关的直流电流，从而降低采样电压，使得在误差放大器输出最高值时的电感峰值电流上升，从而消除斜坡补偿对带载能力的影响。通过设置电流减法电路，使电感电流采样模块采样出来的采样电流减去一个随占空比增大而增大的直流电流，进而减小其采样电压，从而消除斜坡补偿对带载能力的影响，增大开关电源的带载能力。
附图说明
[0021]为了更清楚的说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对
范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0022]图1为现有技术的误差本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于提升开关电源带载能力的电路，其特征在于，包括斜坡电压产生电路、电压采样电路、V
‑
I转换电路和电流减法电路；所述斜坡电压产生电路与所述电压采样电路相连，所述电压采样电路与所述V
‑
I转换电路相连，所述V
‑
I转换电路与所述电流减法电路相连；所述斜坡电压产生电路产生与斜坡补偿电压相同的斜坡电压，在每个周期末对斜坡电压进行刷新重置前，通过所述电压采样电路对斜坡补偿电压进行采样和保持，并将斜坡补偿电压的最终电压值作为下一周期产生直流电流的电压，再通过V
‑
I转换电路将斜坡补偿电压转换为直流电流，根据电流采样模块采样出来的采样电流，通过所述电流减法电路将采样电流减去直流电流。2.根据权利要求1所述的用于提升开关电源带载能力的电路，其特征在于，所述斜坡电压产生电路包括第一电流源Iref1、第二电流源Iref2、MOS管M1、MOS管M2、MOS管M3及电容C1；第一电流源Iref1的输出接MOS管M2的源端，MOS管M2的漏端接MOS管M3的栅极、MOS管M1的漏端以及电容C1的一端，MOS管M2的栅极接主开关管的栅极信号，MOS管M1的源端接地，MOS管M1的栅极接开关电源控制系统的时钟信号，周期性对电容C1的两端压差进行刷新，MOS管M3的漏端接地，MOS管M3的源端接采样开关S1和第二电流源Iref2，第二电流源Iref2控制M3的V
gs_M3
恒定。3.根据权利要求2所述的用于提升开关电源带载能力的电路，其特征在于，所述电压采样电路包括开关S1和电容C2，开关S1的一端连接MOS管M3的源端，开关S1的另一端连接电容C2的一端以及V
‑
I转换电路中MOS管M4的栅极，电容C2的另一端接地，开关S1导通后，电容C2上的电压与MOS管M3的源端电压相等，开关S1关断后，电容C2上电压保持为MOS管M3的源端电压。4.根据权利要求3所述的用于提升开关电源带载能力的电路，其特征在于，所述V
‑
I转换电路包括MOS管M4、MOS管M5、MOS管M6、MOS管M7、MOS管M8、MOS管M9、MOS管M10以及电阻R1，MOS管M4的栅极接电压采样电路的采样信号，MOS管M4的漏端接MOS管M6的漏端以及其栅极和MOS管M7的栅极，MOS管M6和MOS管M7的源端接电源电压，MOS管M7的漏端接MOS管M5的漏端以及MOS管M9...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭仲杰，刘申，刘楠，卢沪，邱子忆，李梦丽，曹喜涛，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：