文獻標識碼： A
文章編號： 0258-7998(2014)01-0041-03
峰值電流控制模式的DC-DC變換器因其動態響應快、輸出電壓穩定，在開關電源中廣泛應用。當其占空比小于50%時，系統能夠穩定工作；但是當占空比大于50%時，系統就不能穩定工作了。基于此，利用斜坡補償技術，提出一種基于BOOST型DC-DC變換器的斜坡補償電路，用以解決系統不穩定的問題。該電路結構簡單，實現方便，提高了系統的穩定性。
1 斜坡補償結構及原理
1.1 BOOST型DC-DC變換器
BOOST型變換器也被稱為升壓型變換器[1-2]，其傳統結構如圖1所示。
參考文獻[3]提出，當開關管M導通時，電感L上有電流流過并存儲電能，二極管VD截止，電容C給負載提供電能。當開關M截止時，電感L上產生相反的電動勢，此時二極管VD導通，電感L通過二極管VD向負載R釋放電能，并為電容充電。
1.2 整體電路環路結構
參考文獻[4]指出，峰值電流控制模式的DC-DC變換器具有動態響應快、輸出電壓穩定等許多優點。因此采用峰值電流控制模式的DC-DC變換器[5]，如圖2所示。
2 斜坡補償電路的實現
2.1 電路原理分析
本設計的斜坡補償電路如圖4所示。電路正常工作時，基準電流信號I_SLOPE通過電流鏡M1、M2、M3、M7鏡像到M7的漏極，因此M7漏極電流值為I1不變[9]；誤差放大器產生的誤差放大信號VE通過一個源跟隨器(由放大器和MOS管M6組成)將電壓跟隨到電阻R1上，圖4中R和C為放大器的補償。此時，R1上的電壓不變，因此流過R1上的電流I2也不變。SLOPE為OSC模塊產生的鋸齒波信號，該信號通過R2產生一個鋸齒波電流信號I3，電流I3通過電流鏡M9、M8鏡像到M8的漏極電流I4。由于電流I1不變，因此電流I4的改變導致M6漏極電流I5的改變，由此產生一個鋸齒波電流信號，該電流通過電流鏡M5、M11鏡像為電流I6，再通過MOS管M12輸出，最終產生一個斜坡電壓VC用于斜坡補償。
圖4中，TRIM_SLOPE用來調節電流鏡M8、M9的比例系數，最終調節輸出斜坡電壓的幅值。當TRIM_SLOPE為低時，M14導通，M13并聯在M5兩端，電流鏡M5、M11比例系數為2:1；當TRIM_SLOPE為高時，M14截止，電流鏡M5、M11比例系數為1:1，實現微調斜坡電壓的功能。
圖5是上圖斜坡補償電路中運算放大器的內部電路，該電路采用折疊共源共柵型運放完成相應功能。
本文針對現有補償電路結構復雜、補償效果差的缺陷，設計了一種基于BOOST型DC/DC變換器的斜坡補償電路。該電路具有電路結構簡單、補償效果穩定的特點。利用VIS標準0.4 μm BCD工藝進行仿真，結果表明，通過該斜坡補償電路可以滿足系統穩定輸出的要求。該電路可用于BOOST型DC-DC的LED驅動電路中，具有較高的實用價值。
參考文獻
[1] ZHANG Z，THOMSEN O C，ANDERSEN M A E.Softswitched dual-input DC-DC converter combining a boost half-bridge cell and a voltage-fed full-bridge cell[J].IEEE Transactions on Power Electronics，2013，28(11)：4897-4902.
[2] 張彥科，鮑嘉明.一種基于升壓DC-DC變化器的白光LED驅動芯片[J].微電子學，2011，41(4)：525-527.
[3] 王松林，田錦明，來新泉，等.高效同相的降壓-升壓DC/DC轉換器的控制方法[J].儀表技術與傳感器，2006，7(20)：54-60.
[4] 羅鵬.采用峰值電流模PWM控制的BOOST型DC-DC轉換器的設計[D].西安：西安電子科技大學，2010.
[5] 梁鼎，張小平.新型Buck-Boost矩陣變換器的自抗擾控制策略[J].儀表技術與傳感器，2013，4(4)：77-80.
[6] KONDRATH N，KAZIMIERCZUK M K.Control current and relative stability of peak current-mode controlled pulse width modulated dc-dc converters without slope compensation[J].IET Power Electronics，2010，3(6)：936-946.
[7] Liu Jiaying，Wu Xiaobo.A novel piecewise linear slope compensation circuit in peak current mode control[C].IEEE Conference on Electron Devices and Solid-State Circuits，2007.
[8] KONDRATH N，KAZIMIERCZUK M K.Loop gain and margins of stability of inner-current loop of peak currentmode-controlled PWM dc-dc converters in continuousconduction mode[J].IET Power Electronics，2011，4(6)：701-707.
[9] 李帥，張志勇，趙武，等.一種用于Buck DC-DC轉換器的自適應斜坡補償電路[J].電子技術應用，2010，36(2)：51-57.