一种用于V2COT控制的降压转换器的自适应纹波补偿电路制造技术

本发明专利技术的目的在于提供一种用于V2COT控制的降压转换器的自适应纹波补偿电路，其在保障功率系统的稳定性的同时优化系统的瞬态响应速度,其特征在于：所述补偿电路包括：P型MOS管PMOS、第一N型MOS管NMOS、第二N型MOS管NM1、第三N型MOS管NM2、第一电阻R0、第二电阻R1、第三电阻R2、第四电阻Rs、第五电阻R3、第六电阻R4、第一电容Cout、第二电容C1、第三电容C2、第四电容Cs、电感L、比较器CMP、缓冲器BUF、运算放大器EA。EA。EA。

【技术实现步骤摘要】
一种用于V2COT控制的降压转换器的自适应纹波补偿电路


[0001]本专利技术属于开关电源相关
，具体涉及一种用于V2COT控制的降压转换器的自适应纹波补偿电路。

技术介绍

[0002]开关电源管理芯片是电力电子系统中不可或缺的一部分，电力系统的各个部分都需要电源供电，降压转换器是其中只能实现输出电压低于输入电压的一类。V2COT是一种DC/DC转换器的架构，用一个单次触发定时器，产生自适应导通时间脉冲Ton，在该时间内，TOP功率管开关打开；在导通时间之后，TOP功率管保持断开状态，BOT功率管开关打开，直到输出电压分压信号FB叠加纹波补偿后的信号FB1再次低于参考电压Vrefx，单次触发定时器电路产生Ton脉冲。COT控制的环路响应速度不受环路带宽限制，具备快速的负载瞬态响应，在电源领域得到了很好的应用。而V2COT控制则是在此基础上提高了输出电压精度，并且直接在输出电压纹波中提取电感电流信号。
[0003]V2COT控制存在一个问题：输出电容的ESR电阻偏小会使得系统不稳定，这限制了V2COT控制在低输出纹波电压领域中的应用。传统的，采用固定纹波大小的补偿电路会导致占空比偏高或占空比偏低时的瞬态响应变差，因此当前需要设计一种更优的补偿电路来解决上述问题。

技术实现思路

[0004]为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种用于V2COT控制的降压转换器的自适应纹波补偿电路，其在保障功率系统的稳定性的同时优化系统的瞬态响应速度。
[0005]为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
[0006]一种用于V2COT控制的降压转换器的自适应纹波补偿电路，其特征在于：所述补偿电路包括：P型MOS管PMOS、第一N型MOS管NMOS、第二N型MOS管NM1、第三N型MOS管NM2、第一电阻R0、第二电阻R1、第三电阻R2、第四电阻Rs、第五电阻R3、第六电阻R4、第一电容Cout、第二电容C1、第三电容C2、第四电容Cs、电感L、比较器CMP、缓冲器BUF、运算放大器EA。
[0007]分压点FB是输出电压OUT经由R3、R4分压得到，所述BUF的同相端与分压点FB连接、反相端与其输出端连接、输出端与R0的一端连接，所述R0的另一端与节点FB1连接，所述CMP的同相端与参考电压Vrefx连接、反相端与节点FB1连接，所述PMOS的源极与电源VCC连接、栅极由功率管驱动电路产生、漏极与NMOS的漏极连接在节点SW，所述NMOS的栅极由功率管驱动电路产生、源级连接到地，所述L的一端连接到节点SW、另一端连接到节点OUT，所述Rs的一端连接到节点SW、另一端连接到节点FB1，所述Cs的一端连接到节点FB1、另一端连接到节点OUT，所述Cout的一端连接到节点OUT、另一端连接到地，所述R1的一端连接到节点OUT、另一端连接到节点X，所述R2的一端连接到节点X、另一端连接到C2，所述C2的另一端连接到地，所述C1的一端连接到节点X、另一端连接到地，所述NM1的源极连接到地、栅极连接到EA
的输出端、漏极连接到节点FB1，所述NM2的源极连接到地、栅极连接到EA的输出端、漏极连接到节点OUT，所述EA的同相端连接到节点X、反相端连接到节点FB1。
[0008]优选的，所述R1与Rs的电阻值相等。
[0009]R1＝Rs。
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(1)
[0010]优选的，所述NM1与NM2的宽长比相等。
[0011]优选的，所述C1的电容值远小于C2。
[0012]优选的，所述EA钳位FB1与X的电压相等，V
FB1
为节点FB1的电压，V
X
为节点X的电压。
[0013]V
FB1
＝V
X
。
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(2)
[0014]稳定工作状态下经过C1和R2的电流远小于I2，而流经NM1与NM2的电流相等。
[0015]I1＝I2＝(V
OUT
‑
V
X
)/R1＝(V
OUT
‑
V
FB1
)/R1。
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(3)
[0016]I1、I2分别是流经NM1、NM2的电流，V
OUT
是节点OUT的电压。
[0017]稳定工作状态下电感两端的直流电压为零。
[0018]V
SW.DC
＝V
OUT
。
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(4)
[0019]Is
.DC
＝(V
SW.DC
‑
V
FB1
)/Rs＝(V
OUT
‑
V
FB1
)/Rs＝(V
OUT
‑
V
FB1
)/R1。
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(5)
[0020]因此流经R0的电流I0的直流值为零，由此可得FB的直流电压等于节点FB1的直流电压。
[0021]I0
DC
＝0。
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(6)
[0022]V
FB1.DC
＝V
FB.DC
。
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(7)
[0023]V
SW.DC
表示节点SW的直流电压，Is表示从电阻Rs流入节点FB1的电流，Is
.DC
表示Is的直流值，I0表示从R0流入节点FB1的电流，V
FB1.DC
、V
FB.DC
分别表示节点FB1、FB的电压。
[0024]本专利技术的有益效果如下：本专利技术的电路结构通过在其内部电路中组成一个并联在电感两端的RC滤波器，提取出和电感电流同相位的纹波电压，将这个纹波分量叠加到反馈电压端FB，保证了节点FB1的电压是FB的直流电压然后叠加纹波补偿量ΔV
Cs
，而ΔV
Cs
在整个占空比范围内先变大后变小，从而实现随占空比自适应变化的纹波补偿，更小的补偿量能实现更快的环路响应速度。
[0025]本专利技术中纹波补偿的大小是随占空比变化而自适应变化的，解决现有技术中采用固定纹波量补偿，为了保证整个占空比范围稳定性就会降低占空比偏高或偏低时的瞬态响应速度的问题。
[0026]因为根据这种功率拓扑的稳定性条件，如果不含纹波补偿，要求ESR*Cout＞D*Ts/2。
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(8)
[0027]且ΔV
OUT
＝[(VCC
‑
V
OUT
)/L]D*Ts*ESR。
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(9)
[0028]本专利技术通过合理设计Rs、Cs与L的关系，实现了纹波补偿等效一个固定的输出电容ESR值，而纹波补偿量在整个占空比范围内先变大后变小，更小的补偿量从而实现更快的环路响应速度。
附图说明
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于V2COT控制的降压转换器的自适应纹波补偿电路，其特征在于：所述补偿电路包括：P型MOS管PMOS、第一N型MOS管NMOS、第二N型MOS管NM1、第三N型MOS管NM2、第一电阻R0、第二电阻R1、第三电阻R2、第四电阻Rs、第五电阻R3、第六电阻R4、第一电容Cout、第二电容C1、第三电容C2、第四电容Cs、电感L、比较器CMP、缓冲器BUF、运算放大器EA；分压点FB是输出电压OUT经由R3、R4分压得到，所述BUF的同相端与分压点FB连接、反相端与其输出端连接、输出端与R0的一端连接，所述R0的另一端与节点FB1连接，所述CMP的同相端与参考电压Vrefx连接、反相端与节点FB1连接，所述PMOS的源极与电源VCC连接、栅极由功率管驱动电路产生、漏极与NMOS的漏极连接在节点SW，所述NMOS的栅极由功率管驱动电路产生、源级连接到地，所述L的一端连接到节点SW、另一端连接到节点OUT，所述Rs的一端连接到节点SW、另一端连接到节点FB1，所述Cs的一端连接到节点FB1、另一端连接到节点OUT，所述Cout的一端连接到节点OUT、另一端连接到地，所述R1的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈晓飞，程炼，焦海燕，曾舜，邹雪城，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：