开关电源中斜坡补偿电路的分析与设计

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详解开关电源斜坡补偿的推导过程

详解开关电源斜坡补偿的推导过程
我们首先假设，（BUCK电路为例）电感的电流波形以斜率m1上升，然后以斜率m2下降，在电感的电流达到峰值电流的时候限值电压（顶上的电
压横线）突然受到一个干扰时间为Δt，幅值为+ΔV的干扰后（限值电压升高），电感峰值电流达到原本的峰值电流后在Δt时间内继续上升，上升的电流幅值为ΔI，随后干扰消失，电感电流以m2的斜率下降，大致如下图，下面来
计算一下受到干扰后电流波形与原本的电流轨迹的差值ΔI1，ΔI2......ΔIn，是
越来越大还是越来越小，越大则不稳定，越小则稳定。

上图中虚线为受到干扰后的波形，实线为原本的波形轨迹
我们把实线的第一个峰值电流记做i1
我们把虚线的第一个峰值电流记做i1_1
i1_1 - i1=ΔI
我们把实线的第二个峰值电流记做i2
我们把虚线的第二个峰值电流记做i2_1
有
i2=i2_1 i1=in_1
然后我们把时间点t1垂直建立一个坐标系，设时间轴t上的点t1为原点
可以看出i1以m2的斜率下降了时间toff，i1_1以m2的斜率下降了时间toff-Δt，可得出结论i1和i1_1下降到时间点t2后，i1_1比i1少下降了时间
Δt
则i1_1比i1降低的电流为Δt·m2
由于原来i1_1比i1就高出了ΔI i1_1 - i1=ΔI。

一种适用于高频电流模式转换器的斜坡补偿电路的设计与实现

电子元件及应用
２适用于高频电流模式转换器的斜坡补偿
电路的实现
本文设计的斜坡电路如图３示，斜坡补偿电所
路包括电流源，，电容Ｃ，电阻，开关ＶＴ，２：Ｔ，Ｖ。
ＶＴ和反相器，这种简单的结构没有加法器的内４
可以看到．一个周期后扰动电流变为：Ａ１△ Ｉ・＝
ｍｌ
整个电路工作原理如下：逻辑单元产生一个充放
电的脉冲来控制开关Ｖ，Ｔ的开关，从而控制电容的充放电。当开关ＶＴ是关闭时，电流源，电容Ｃ充对
ｎ周期后个
＝
【Ｊ
（２）
电。此时Ａ点电压线性增加，当Ａ电压超过点
当』小于０５，此时ｍ大于，所以经过Ｄ．时个
电子元件及应用
ｄｉ０９９．ｓ．５３４９．１．２０３ｏ：．６／ｉｎ１６－７５２２０．１１３ｊｓ０）
一
种适用于高频电流模式转换器的斜坡补偿电路的设计与实现
罗小勇，毕长红，文皓
（电子科技大学电子薄膜与集成器件国家重点实验室，四川成都６０５）１０４
１斜坡补偿
１１斜坡补偿的必要性．
峰值电流模式ＰＷＭ开关电源工作在ＣＭ模式Ｃ
下且占空比（）大于０５，系统存在稳定性问Ｄ．时

斜坡补偿技术

电流控制技术的斜坡补偿分析当占空比大于50%时，采用电流控制技术容易发生不稳定现象，主要原因为：(1)占空比大于50%时，电路容易发生次谐振荡，其原理如图5-2所示，设△I n 为第n次开通前电流扰动信号，m1和m2分别为电流上升下降率，实线为稳定情况，虚线为加入扰动后的情况，可以推出：第n+1个开关周期电流扰动量为△I n+1=-△I n （m2/m1），当D>0.5时，即m2>m1时，扰动会在随后一个周期加大，造成不稳定或性能下降；(2)占空比大于50%时，电流的下降率大于上升率，平坦的上升率使电感电流出现一个干扰而被放大，最终导致电路不稳定。

因此占空比大于50%时，必须采用斜坡补偿的方法来改善其工作特性。

斜坡补偿可采用下列两种方法：ΔΔ图5-2 电流控制中的次谐振荡图5-3 Ue 处加上斜坡补偿(1) 误差电压U e 处加上斜坡补偿补偿原理波形，如图5-3所示。

在Ue 处加入斜坡补偿后，将不再发生次斜振荡。

补偿斜坡的斜率m 等于或略大于m2/2，此时△I n+1=-△I n （m2-m）/(m1-m），在随后的周期电流扰动会减小到零，系统得以真正的电流模式运行，而不影响电流模式优越性的发挥。

补偿斜坡可以由振荡器获得。

(2) 采样电压Us 处加上斜坡补偿斜坡补偿电路器振荡波形控制电路振荡原边电流波形流反馈信号波形斜坡补偿后的电图5-4 采样电压Us 处加上斜坡补偿补偿原理波形，如图5-4所示。

将补偿斜坡加在采样电阻R S 的感应电压上，使反馈信号电压变化率增大，再与平滑的误差电压进行比较。

这种补偿同样能有效地防止谐波振荡现象，使电路工作稳定。

补偿斜坡也由振荡器获得。

关电源中斜坡补偿电路的分析与设计[1]

路，不仅实现了内部同步补偿，而且能随占空比变化自动调节补偿量。电路分析和仿真结果表明，路能弥补传统电流模式的该电不足
有效地稳定开关电源的输出电压关健词开关电源，电流模式，斜坡补偿，占空比
１．引言开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关晶体管的导通和关断的时间比率，维持输出电压稳定的一种电源，它和线性电源相比，具有效率高、功率密度高、可以实现和输人电网的电气隔离等优点，被誉为离效节能电源Ｍ目前开关电源已经应用到了各个领域，尤其在大功率应用的场合，开关电源具有明显的优势。开关电源一般由脉冲宽度控制（）、ＰＩ功率开关管、ＷＭＣ整流二极管和Ｌ滤路构成。小功率开源中，Ｃ波电在中关电功率开关管可以集成在ＰＭＷ控制ＩＣ内。开关电源按反馈方式分为电压模式和电流模式。电流模式开关电源因其突出的优点而得到了快速的发展和广泛的应用。但是电流模式的结构决定了它存在两个缺点：恒定峰值电流而非恒定平均电流引起的系统开环不稳定：占空比大于５％０时系统的开环不稳定［２１本文旨在从原理上分析传统电流模式的缺陷及改进方案，之后分析一个实用的斜坡补偿电路。
ｍ，
波电一因反路的可以简ｒ路的半。此馈电设计大幅化ｎ
④ 改善了负载调整率。在电流模式中，误差放大器的带宽更大，因而负载调整率更好。３．电流模式的缺点３恒定峰值电流引起的电感平均电流不恒定。．１
电流模式的实质是使电感平均电流跟随误差放大器输
图ａ电感电流扰动被放大
Ｉ＝ＩＩ（＿Ｉｄ．ｇ．一－２）＿一－ｍｔ
２产２

开关电源斜坡补偿的详细推导

开关电源斜坡补偿的详细推导
直接进入正题，如下图以Buck为例。

我们首先假设，电感的电流波形以斜率m1上升，然后以斜率m2下降，在电感的电流达到峰值电流的时候限值电压（顶上的电压横线）突然受到一个干扰时间为Δt，幅值为+ΔV的干扰后（限值电压升高），电感峰值电流达到原本的峰值电流后在Δt时间内继续上升，上升的电流幅值为ΔI，随后干扰消失，电感电流以m2的斜率下降，大致如下图，下面来计算一下受到干扰后电流波形与原本的电流轨迹的差值
ΔI1，ΔI2......ΔIn，是越来越大还是越来越小，越大则不稳定，越小则稳定。

上图中虚线为受到干扰后的波形，实线为原本的波形轨迹
我们把实线的第一个峰值电流记做i1
我们把虚线的第一个峰值电流记做i1_1
i1_1 - i1=ΔI
我们把实线的第二个峰值电流记做i2。

降压型DCDC中自适应斜坡补偿电路的设计概要

东南大学硕士学位论文降压型DC-DC中自适应斜坡补偿电路的设计姓名：薛彦红申请学位级别：硕士专业：集成电路设计指导教师：吴金20090409摘要摘要电流模ＤＣ．ＤＣ开关电源冈其响应速度快、稳定性高、增益带宽大等特点而得到广泛的应用。

加入斜坡补偿可以改善峰值电流模在占空比大于５０％时存在的系统开环不稳定性，但是过补偿量会导致系统的带载能力大大降低，甚至由电流模系统退化为电压模，因此需要取合适的补偿量。

在这一背景下，本文设计了一款基丁．自适应斜坡补偿电路的降压型ＤＣ．ＤＣ转换器，输入电压Ｖｉ。

范围为２．５—５．５Ｖ，输出电压Ｖｏ范同为Ｖ他ｒＶｉｎ，采用ＰＷＭ／ＰＦＭ切换控制，ＰＷＭ信号工作频率为１．２ＭＨｚ。

斜坡补偿的补偿量很重要，它关系到系统带载能力的大小，文中对分别加入分段线性斜坡补偿和具有二次特性的自适应斜坡补偿在不同占空比区间进行仿真比较，并且对这两种补偿电路波形进行分析和对比，通过分析比较，选择具有二次特性的自适应斜坡补偿进行补偿。

在完成系统和电路设计的基础上，对具有二次特性的自适应斜坡补偿模块进行版图的规划和布局，运用Ｃａｄｅｎｃｅ的Ｖｉｒｔｕｏｓｏ软件完成版图设计．并对版图进行ＤＲＣ、ＬＶＳ设计规则检查。

采用ＣＳＭＣ０．５９ｍＣＭＯＳ工艺，用Ｃａｄｅｎｃｅ对系统的各种特性进行仿真验证。

首先验证系统的静态特性，可驱动的最大负载为５００ｍＡ．输出电压最小值为１．２Ｖ，最高可达Ｖｉｎ，输出电压纹波的最大值为１４ｍＶ；其次，验证系统的动态特性，系统的动态响应时间在６０９ｓ左右，输出电压变化的最大值为１１０ｍＶ：对负载调整率进行仿真，验证了系统具有良好的负载调整率：整个系统的峰值切换电流为１４０ｍＡ，负载切换电流为４０ｍＡ左右。

关键词；斜坡补偿，转换效率。

ＰＷＭ／ＰＦＭ自动切换，纹波，版图ＡｂｓｔｒａｃｔＡｂｓｔｒａｃｔＣｕｒｒｅｎｔ・ｍｏｄｅＤＣ—ＤＣｓｗｉｔｃｈｉｎｇｐｏｗｅｒｈａｓｇａｉｎｅｄａｗｉｄｅｒａｎｇｅｏｆａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｂｅｃａｕｓｅｏｆｉｔｓｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｆａｓｔｒｅｓｐｏｎｓｅ，ｈｉｇｈｓｔａｂｉｌｉｔｙ，ａｎｄｌａｒｇｅｇａｉｎ－ｂａｎｄｗｉｄｔｈ．ＡｄｄｉｎｇｓｌｏｐｅｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎＣａｌｌｓｏｌｖｅｔｈｅｉｎｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｏｐｅｎ－ｌｏｏｐｓｙｓｔｅｍｉｎｔｈｅｐｅａｋｃｕｒｒｅｎｔｍｏｄｅ，ｗｈｉｃｈｏｃｃｕｒｓｗｈｅｎｔｈｅｄｕｔｙｃｙｃｌｅｉｓｍｏｒｅｔｈａｎ５０％．Ｂｕｔｔｈｅｏｖｅｒｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎｗｉｌｌｇｒｅａｔｌｙｒｅｄｕｃｅｔｈｅｌｏａｄｃａｒｒｙｉｎｇｃａｐａｃｉｔｙｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍ，ｏｒｅｖｅｎｔｕｒｎｓｉｎｔｏａｖｏｌｔａｇｅ—ｍｏｄｅｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ．ｔｈｅａｐｐｒｏｐｒｉａｔｅｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎｎｅｅｄｓｔｏｂｅｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄｔｏｏｎａｖｏｉｄｓｕｃｈｉｓｓｕｅ．Ｉｎｔｈｉｓｃｏｎｔｅｘｔ，ａｂｕｃｋＤＣ－ＤＣｃｏｎｖｅｒｔｅｒｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒｂａｓｅｄｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎｃｉｒｃｕｉｔ．ＴｈｅｉｎｐｕｔｖｏｌｔａｇｅＶｉｎｏｆｔｈｅｎｅｗｌｙｄｅｓｉｇｎｅｄｃｏｎｖｅｒｔｅｒａｄａｐｔｉｖｅｆｒｏｍｓｌｏｐｅｔｏｒａｎｇｅｓ２．５Ｖ５．５Ｖ，ｗｈｉｌｅｔｈｅｏｕｔｐｕｔｖｏｌｔａｇｅＶｏｔｕｒｎｓｂｅｔｗｅｅｎＶｒｅｆｏｐｅｒａｔｉｎｇｆｒｅｑｕｅｎｃｙｏｆａｎｄＶｉｎ，ｕｓｉｎｇＰＷＭ／ＰＦＭＳｗｉｔｃｈｉｎｇＣｏｎｔｒ０１．ＴｈｅＰＷＭｓｉｇｎａｌｉｓ１．２ＭＨｚ．ｉｓｖｅｒｙｉｍｐｏｒｔａｎｔ，ｉｔｉｓｃｌｏｓｅｌｙｒｅｌａｔｅｄｔｏｔｈｅｌｏａｄｃａｒｒｙｉｎｇｃａｐａｃｉｔｙＴｈｅａｎｄｓｅｌｆａｍｏｕｎｔｏｆｓｌｏｐｅｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍ．Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｈｅｃｕｒｒｅｎｔｌｏｏｐｓ＆ｒｅｃｏｍｐａｒｅｄｂｅｔｗｅｅｎｕｓｉｎｇｐｉｅｃｅｗｉｓｅｌｉｎｅａｒｓｌｏｐｅｏｎｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎｓｌｏｐｅａｄａｐｔｉｖｅｓｌｏｐｅｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎｗｉｔｈｑｕａｄｒａｔｉｃｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｄｕｔｙｃｙｃｌｅ．Ｂａｓｅｄｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｒｅｓｕｌｔｏｆｔｈｅｉｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｉｒｃｕｉｔｗａｖｅｆｏｒｍｓ，ａｎｄｔｈｅｔｅｃｈｎｉｑｕｅｏｆｑｕａｄｒａｔｉｃｓｅｌｆ－ａｄａｐｔｉｖｅｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎｉｓｓｅｌｅｃｔｅｄ．Ａｆｔｅｒｃｏｍｐｌｅｔｉｏｎｄｅｓｇｎｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍａｎｄｃｉｒｃｕｉｔｓｄｅｓｉｇｎ，ｐｌａｃｅｍｅｎｔａｎｄｒｏｕｔｉｎｇｏｆｔｈｅｑｕａｄｒａｔｉｃｓｅｌｆ－ａｄａｐｔｉｖｅｓｌｏｐｅｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎａｌｅｃｏｎｄｕｃｔｅｄｕｓｉｎｇｓｏｆｔｗａｒｅｏｆＣａｄｅｎｃｅ’ＳｖｉｒｔｕｏｓｏｇｏｅｓｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｒｕｌｅｓｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎｕｓｉｎｇＤＲＣ，ＬＶＳ．ａｎｄｔｈｅｎｔｈｅｓｙｓｔｅｍＴｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅｗｈｏｌｅｓｙｓｔｅｍｃｉｒｃｕｉｔｓａｒｅｓｉｍｕｌａｔｅｄａｎｄｖｅｒｉｆｉｅｄ，ｗｉｔｈＣＳＭＣ０．５１ａｍＣＭＯＳｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｆｉｒｓｔｏｆａｌｌ，ｔｈｅｓｔａｔｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍｉｓｖｅｒｉｆｉｅｄ：ｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｌｏａｄｃｕｒｒｅｎｔｈｉｔｓ５００ｍＡ；ｔｈｅｍｉｎｉｍｕｍｏｕｔｐｕｔｖｏｌｔａｇｅｉｓ１．２ＶａｎｄｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｏｕｔｐｕｔｖｏｌｔａｇｅｒｅａｃｈｅｓＶｉｎ；ｔｈｅｏｕｔｐｕｔｖｏｌｔａｇｅｒｉｐｐｌｅｏｆｔｈｅｗｈｏｌｅｓｙｓｔｅｍｉｓａｔａｂｏｕｔ１４ｍＶ．Ｓｅｃｏｎｄｌｙ，ｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍａｒｅｖｅｒｉｆｉｅｄ：Ｔｈｅｒｅｓｐｏｎｓｅｔｉｍｅｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍｉｓａｂｏｕｔ６０１ａｓ；ｔｈｅ１ｌＯｍＶ．ＴｈｅｓｙｓｔｅｍｈａｓｐｒｏｖｅｎｗｈｏｌｅｓｙｓｔｅｍｉＳ１４ｍＡａｍａｘｉｍｕｍｃｈａｎｇｅｉｎｏｕｔｐｕｔｖｏｌｔａｇｅｉｓａｂｏｕｔｇｏｏｄａｄｊｕｓｔｉｎｇｒａｔｅａｆｔｅｒｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎｉｎｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ．ＴｈｅｐｅａｋｃｕｒｒｅｎｔｏｆａｎｄｔｈｅＩｏａｄｃｕｒｒｅｎｔｉＳａｂｏｕｔ４０ｍＡ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｌｏｐｅｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ，ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ，ＰＷＭ／ＰＦＭａｕｔｏｍａｔｉｃｓｗｉｔｃｈｉｎｇＤＣＭ，ｒｉｐｐｌｅ，ｌａｙｏｕｔ东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。

峰值电流控制开关电源斜坡补偿的研究

峰值电流控制开关电源斜坡补偿的研究高原邱新芸汪晋宽!东北大学秦皇岛分校河北秦皇岛"##""$%摘要介绍了峰值电流控制开关电源的原理和优点&阐述了峰值电流控制的不稳定性及原因&研究了斜坡补偿与系统稳定性的关系&给出了实际斜坡补偿电路及设计方法&关键词开关电源峰值电流控制斜坡补偿’()*+,-’.,/0,1/2-34(5,-,6’75(895-:;,72<’)//.+,6;24=0)<<2-(0,-(<,.>?@A B ?C D E BF E C G B C H I?C HJ E C K B ?C!LM N O P Q R S O Q N TU T V W Q N S V O XR O Y V T P Z R T [\R M ]Y V T P Z R T [\R M ^__^^‘]a P V T R%b c 3(<48(d e E C f E g h i j?C kl E e m B i j@n j o E m f p E C Hg @o i e j B g g h G@n g i ?Kf B e e i C m f @C m e @h ?e ig e i j i C m i k q r C j m ?s E h E m G C ke i ?j @C j@n g i ?Kf B e e i C m f @C m e @h ?e i?h j @i t g ?m E ?m i k q u i h ?m E @C j p E gs i m o i i Cj h @gf @v g i C j ?m E @C?C kj G j m i v j m ?s E h E m GE j j m B k E i k q w p i g e ?f m E f ?h f E e f B E m ?C kk i j E H Cv i m p @k@n j h @gf @v g i C j ?m E @C?e i H E l i C q x 2+7,<*3y o E m f p E C Hg @o i e j B g g h G d i ?Kf B e e i C m f @C m e @h y h @gf @v g i C j ?m E @Cz 引言电流控制型开关电源]是在传统的d I{电压控制方式的基础上]引入电流反馈]将原有的电压单闭环控制改进为电压电流双闭环控制]以提高电源的性能&电流控制有峰值电流控制和平均值电流控制两种方式&峰值电流方式的控制方法简单]专用芯片多]如|}~!$"#|}~!$#等]应用广泛&但在峰值电流控制的$B f K 系列电路中]由于反馈电流的变化不能全面地反映负载电流变化]当占空比%&’"(]电源不能稳定工作]限制了峰值电流控制方式的应用]必须加以斜坡补偿改善&图)峰值电流控制原理图*峰值电流控制原理及优点+),图)是峰值电流控制原理图&恒频时钟脉冲置位锁存器后开关管导通]变压器初级线圈瞬态电流E )上升]E )经检测电阻u j产生电流反馈电压-j &输出电压-@B m 反馈后与基准电压-e i n 经误差放大器比较放大]得到控制电压-i &当-j 峰值达到-i 电平值时]d I{比较器状态翻转使锁存器复位]开关管截止]等待下一个时钟脉冲&可见]输出电压决定的控制电压和电感电流决定的电流反馈电压共同决定了电源的占空比&峰值电流控制方式显著提高了电源的性能.!)%具有良好的线性调整率和快速的输入输出动态响应&!"%固有的逐个脉冲电流限制]简化了过载和短路保护&!~%消除了输出滤波电感带来的极点]使电源系统由二阶降为一阶]系统不存在有条件的环路稳定性问题&!$%对并联工作的多台电源能够实现自动均流等&第"$卷第$期增刊仪器仪表学报"""~年!月万方数据!峰值电流控制的缺点"#$%系列开关电源的直流负载电流是电感电流的平均值&而峰值电流控制方式的电流反馈电压的是由电感电流的峰值&由于峰值电流和平均值电流间的差别使得电流反馈的变化不能全面地反映负载电流的变化’当电源工作占空比()*+,时&电源不能稳定工作’主要表现在-./0扰动信号产生的误差被逐渐放大&将导致系统失控&电源的抗干扰性能差’图1是()*+,时峰值电流控制的电感电流波形’23是误差放大器输出的控制电压&45+是扰动电流&6/7861分别是电感电流的上升和下降斜率’由图1可知&经过一个周期&由45+引起的电流误差45/945+:616/&可以证明经过;个周期后&45+引起的电流误差45;为-45;945+:616<=/;./0因此&当61>6/?/&即(?*+,时&电流误差45;将逐渐衰减到+&系统稳定@而当61>6/)/&即()*+,时&电流误差45;将逐渐放大&将导致系统失控’电源的抗干扰性能差&不能稳定工作’图1峰值电流控制方式电感电流波形应当说明-峰值电流控制方式中&占空比()*+,时电源工作不稳定是A BC 变换器特有的稳定性问题&它与自动控制理论中的稳定性问题不同’自动控制理论中讨论的稳定性是反馈信号幅值与相位问题@而这里讨论的是脉冲宽度问题’.10输出轻载或空载时电源失控’峰值电流控制开关电源在输出轻载或空载时&输出电流很小或为零&造成电流反馈电压2D 几乎是平的’此时2D 与23进行比较&会使A BC 比较器输出状态不稳定&导致开关管状态难以确定&导致电源失控’E 斜坡补偿和系统稳定性采用加入斜坡补偿的方法&可以实现峰值电流控制开关电源在占空比()*+,时稳定工作’同时&由于占空比的使用范围增大&提高了开关电源变压器的利用效率&在输出相同功率时可使用体积更小的变压器&提高电源小型化和轻量化’加入斜坡补偿的方法有以下两种-./0在控制电压23处加入斜坡补偿电压在控制电压23处叠加斜坡补偿电压形成新控制电压输入到A BC 比较器的一端&与A BC 比较器另一端的电流反馈电压2D 进行比较’图F 是该种补偿方法的原理波形’86是斜坡补偿电压的斜率’由图F 可以证明&经过一个周期&由45+引起的电流误差45/为-45/945+:61866/G6.10经过;个周期后&45+引起的电流误差45;为-45;945+:.61866/G60;.F图F 在23处加斜坡补偿波形如果能保证61866/G6/&占空比在+到/的变化范围内&电流误差45;均将逐渐衰减到+’又有根据(:6/9./8(061&消去6/&可得到加入斜坡补偿后&保证系统稳定的条件是-661)1(8/1(.H 0式.H 0揭说明了峰值电流控制斜坡补偿和电源系统稳定性之间的关系-I 系统未加入斜坡补偿&即69+时&稳定的条件是占空比必须小于*+,’J 加入斜坡补偿后&当补偿斜坡斜率大于电感电流下降斜率的一半时&即6)+K *61&在+?(?/的范围内&式.H 0恒成立&系统始终是稳定的’实际设计中斜坡斜率常取为61的+K L M+K N 倍’.10在电流反馈电压2D 处加入斜坡补偿电压图H 是该种补偿方法的原理框图’通过斜坡补偿O//第H 期增刊峰值电流控制开关电源斜坡补偿的研究万方数据电路!在电流反馈电压上叠加由振荡器振荡波形形成的斜坡补偿电压!产生反馈电压"#$输入到%&’比较器的一端!与%&’比较器另一端的控制电压"(进行比较!去控制电源的占空比)该种补偿方法与前一种补偿方法相比其结果是等效的!由于该方法实现电路简单!较为常用)图*在"$处加斜坡补偿原理图加入斜坡补偿同时可解决电源输出轻载或空载时失控问题)当加入一定斜率的斜坡补偿电压后!在电源轻载或空载时!原有的电流反馈电压不起作用!而是靠斜坡补偿电压完成%&’控制!解轻载或空载失控问题)+斜坡补偿电路设计斜坡补偿电路如图,所示)所用电流控制芯片为-./0*1)采用在电流反馈电压处加入斜坡补偿电压的方法)2"34.经56和51构成的分压网络!产生斜坡补偿电压叠加到电流反馈电压上!实现斜坡补偿)56和51的值决定了斜坡补偿量)交流耦合电容.6去掉了振荡器电压的直流分量!仅将交流分量耦合到51)电容.1和56组成57.滤波电路!抑制了反馈电流上升沿瞬时脉冲的干扰).8和54是定时电容和电流检测电阻)2"34.是芯片振荡器锯齿波电压的峰9峰值!手册中可以查到)图,斜坡补偿电路在斜坡补偿电路设计时!还应先确定以下几个参数:输出电压值-3-8;输出电感器<3-8;变压器匝数比=;开关管最大开通时间83=>?@A B>可大于,C DB ;检测电阻54阻值等)斜坡补偿电路设计步骤如下:>6B 计算输出电感电流下降斜坡斜率?#1#1EF G F H E -3-8<3-8>1B计算反映到初级的电感电流下降斜坡斜率11E#1=>/B 计算电感电流反馈电压"4下降斜坡斜率"4"4E ?1I 54>*B 计算振荡器充电斜坡斜率"34."34.E2"34.83=>?@A B>,B 确定斜坡补偿比例’和56;51阻值’E1E "34.I56"4I51!通常’EC J K ,)令56E6L M !则51E "34.I56"4I’>N B计算斜坡补偿后加到芯片电流检测输入端的反馈电压"#4"#4E"4I5156O51O"34.I5656O51其中:"#46E"4I5156O51是由电感电流形成的反馈电压P "#41E"34.I5656O51是斜坡补偿电压)Q 结论峰值电流控制是一种较理想的开关电源控制方式)当工作占空比小于,C D!电源工作稳定!但变压器的利用率较低)如工作占空比大于,C D!电源工作不稳定!出现失控现象)加入斜率大于电感电流下降斜率,C D 的补偿斜坡后!可使电源占空比在C R S R6的变化范围内都是稳定的!提高了电源的抗干扰能力!同时占空比使用范围的扩大!增大了变压器的利用率!促进开关电源的小型化和轻量化)参考文献6王创社等T 开关电源两种控制模式的分析与比较T 电力电子技术!6U U 0!>/B :K 0906T1李峻T 开关集成稳压器控制器的原理及应用T 人民交通出版社!6U U K 年/V J .J <((!W J S J V @X Y J 3Z H G ?@[S ($G Y X 4H \@H (Y ]^_4‘G H a b G X Y .^X c (\H (\$d ?Z [^]G X Y .e \\(X H f X g (a H (F a ^X H \^[J f d d d H \@X $@a H G ^X $^X@(\^$Z @a (@X F([(a H \^X G a$]$H (?$!6U 0,!16>K B :16h/,T C16仪器仪表学报第1*卷万方数据峰值电流控制开关电源斜坡补偿的研究作者：高原，邱新芸，汪晋宽作者单位：东北大学秦皇岛分校,河北秦皇岛,066004刊名：仪器仪表学报英文刊名：CHINESE JOURNAL OF SCIENTIFIC INSTRUMENT年，卷(期)：2003,24(z1)被引用次数：16次1.王创社开关电源两种控制模式的分析与比较 1998(03)2.李峻开关集成稳压器控制器的原理及应用 19973.F C Lee;Z.D.Fang Optimal Design Strategy of Switching Converters Employing Current Injected control 1985(07)1.包伯成.许建平.刘中.BAO Bo-cheng.XU Jian-ping.LIU Zhong开关DC-DC变换器斜坡补偿的稳定性控制研究[期刊论文]-电子科技大学学报2008,37(3)2.杨汝峰值电流控制模式中斜坡补偿电路的设计[期刊论文]-电力电子技术2001,35(3)3.徐静平.王虎.钟德刚.谭亚伟.Xu Jingping.Wang Hu.Zhong Degang.Tan Yawei一种用于PWM变换器的斜坡补偿电路设计[期刊论文]-华中科技大学学报（自然科学版）2007,35(9)4.刘树林.刘健.钟久明.LIU Shu-lin.LIU Jian.ZHONG Jiu-ming峰值电流控制变换器斜坡补偿电路的优化设计[期刊论文]-电力电子技术2005,39(5)5.夏泽中.李远正.陶小鹏.XIA Ze-zhong.LI Yuan-zheng.TAO Xiao-peng峰值电流模式斜坡补偿电路研究[期刊论文]-电力电子技术2008,42(12)6.孟进.马伟明.张磊.潘启军.赵治华.Meng Jin.Ma Weiming.Zhang Lei.Pan Qijun.Zhao Zhihua带整流桥输入级的开关电源差模干扰特性[期刊论文]-电工技术学报2006,21(8)1.王瑾.李攀.王进军.刘宁.张强电流模式PWM升压DC-DC变换器斜升波发生器的设计[期刊论文]-现代电子技术2007(17)2.张磊.赵艳雷.王迎春.李广勇反激式开关电源用UC384x芯片的斜坡补偿[期刊论文]-通信电源技术 2011(5)3.胡水根.邹雪城.张兢.孔令荣一种用于Boost DC-DC转换器的新型动态斜坡补偿电路[期刊论文]-计算机与数字工程 2007(10)4.刘树林.刘健.钟久明峰值电流控制变换器斜坡补偿电路的优化设计[期刊论文]-电力电子技术 2005(5)5.董慧芬.刘建英航空用低压大电流功率变换器稳定性分析[期刊论文]-电气技术 2009(4)6.李新.景欣峰值电流控制开关电源的反馈补偿问题研究[期刊论文]-通信电源技术 2008(6)7.吴了.邝继顺.马卓.郭苗苗一种基于开关电容的斜坡产生与求和电路[期刊论文]-仪器仪表学报 2011(1)8.李新.陆婷.景欣提高Buck型DC-DC变换器带载能力的补偿设计[期刊论文]-微电子学 2011(1)9.田锦明.王经卓.曹双贵.胡全斌.董自健.樊纪山峰值电流模式变换器自适应斜坡补偿电路设计[期刊论文]-电子器件 2008(2)10.刘鸿雁.栾孝丰.来新泉一种峰值电流控制模式中电流比较器的设计[期刊论文]-电子测量技术 2008(10)11.李新.孟凡菲.王沦一种随占空比变化的分段线性斜坡补偿电路[期刊论文]-微电子学 2012(5)12.马红波.冯全源一种低功耗、高性能BICMOS DC-DC限流电路的设计[期刊论文]-华中科技大学学报（自然科学版） 2007(z1)13.周素力新型高频开关电源在音响电源中的设计与应用[学位论文]硕士 200514.叶萍双向脉冲变频控制直线电机电源的研究与设计[学位论文]硕士 200715.赵卉电流控制模式单片开关电源的设计[学位论文]硕士 200516.董金莲高压宽幅可调节直流开关电源的研究[学位论文]硕士 2005本文链接：/Periodical_yqyb2003z1039.aspx。

详解开关电源斜坡补偿的推导过程

详解开关电源斜坡补偿的推导过程
详解开关电源斜坡补偿的推导过程
我们首先假设，（BUCK电路为例）电感的电流波形以斜率m1上升，然后以斜率m2下降，在电感的电流达到峰值电流的时候限值电压（顶上的电
压横线）突然受到一个干扰时间为Δt，幅值为+ΔV的干扰后（限值电压升高），电感峰值电流达到原本的峰值电流后在Δt时间内继续上升，上升的电流幅值为ΔI，随后干扰消失，电感电流以m2的斜率下降，大致如下图，下面来
计算一下受到干扰后电流波形与原本的电流轨迹的差值ΔI1，ΔI2......ΔIn，是
越来越大还是越来越小，越大则不稳定，越小则稳定。

斜坡补偿电路原理

斜坡补偿电路原理你看啊，在电源电路里呢，有个叫电流模式控制的方法。

这就像是一个小管家，要管着电路里电流的事儿。

可是呢，这个小管家有时候也会遇到麻烦。

比如说，当占空比（这就像是电流工作的时间比例啦）变得比较大的时候，电路就会开始捣乱，它会出现一种不稳定的情况，就像小朋友闹脾气一样。

那怎么办呢？这时候斜坡补偿电路就闪亮登场啦。

斜坡补偿电路就像是一个超级英雄，来拯救这个不稳定的局面。

想象一下，电路里的电流或者电压信号就像一座座小山包。

正常情况下呢，这些小山包按照一定的规律排列着，电路就稳稳当当的。

但是当占空比变大的时候，这些小山包就开始变得歪歪扭扭，电路就跟着不稳定啦。

斜坡补偿电路呢，它会给这些小山包添加一些特殊的“泥土”，让小山包重新变得规规矩矩的。

具体来说哦，斜坡补偿电路会产生一个斜坡信号。

这个斜坡信号就像是一把神奇的小铲子，把那些不整齐的小山包重新塑形。

这个斜坡信号会和原来电路里的信号混合在一起。

比如说，原来的信号是往上冲得太猛了，斜坡信号就像一个温柔的力量，拉着它，让它慢慢上升，而不是一下子就冲到天上去。

你可以把原来的电路信号想象成一个调皮的小猴子，总是上蹿下跳的。

斜坡补偿电路产生的信号呢，就像是小猴子的妈妈，牵着它，让它稳稳地走路。

这样一来，电路就不会因为电流或者电压信号的乱跳而不稳定啦。

再从数学的角度看一丢丢哈。

在没有斜坡补偿的时候，电路的一些计算就像是在走钢丝，很容易出错。

一旦加上了斜坡补偿，就像是给走钢丝的人加上了安全绳。

它改变了电路的一些数学关系，让那些原本可能会导致电路混乱的计算变得合理起来。

而且哦，斜坡补偿电路的这个斜坡信号可不是随便乱加的。

它的斜率是经过精心设计的。

就像裁缝做衣服，每一针每一线都得恰到好处。

如果斜率太大了，就像给小猴子的妈妈太大的力气，会把小猴子拉得太狠，电路又会出现新的问题。

要是斜率太小呢，就像妈妈根本拉不住小猴子，电路还是不稳定。

在实际的电路中，斜坡补偿电路的实现方式也是多种多样的。

峰值电流模式升压DC-DC变换器中斜坡补偿的分析与设计

峰值电流模式升压DC-DC变换器中斜坡补偿的分析与设计摘要：本文通过分析固定频率、峰值电流模式升压DC-DC变换器中斜坡补偿的基本原理，提出了一种简单实用的斜坡补偿电路。

该电路利用恒定电流充放电型振荡器产生的斜坡电压信号，通过一个V-I电路转换成可作为斜率补偿用的斜坡电流信号。

关键词：峰值电流模式；振荡器；斜坡补偿引言开关电源按控制模式可以分为电压模式和电流模式两大类。

相比电压模式而言，电流模式因动态响应快、补偿电路简单、增益带宽大、易于并行输出等优点而获得广泛应用。

但是，在峰值电流模式中存在如下问题：占空比大于50%时系统的开环不稳定；由于峰值电流而非平均电感电流而产生的系统开环不稳定性；次谐波振荡；抗干扰能力差，特别是当电感中的纹波电流成分很小时，这种情况更为严重。

解决上述问题的办法很简单，就是增加一个斜坡补偿电路。

本文介绍了固定频率、峰值电流模式升压DC-DC变换器斜坡补偿的基本原理，设计了一种简单实用的斜坡补偿电路。

斜坡补偿的基本原理i_sense是对功率开关管的电流采样，相当于对ton时间内电感电流的采样。

将采样电流i_sense转换成电压信号Vi，再输入到PWM比较器，与误差放大器的输出Vea比较，从而控制功率开关管的导通与关断，实现稳定输出电压的功能。

显然，误差放大器的输出Vea确定了电感电流的峰值，这里假设这个电流为Iref。

首先考虑无斜坡补偿的情况。

从t=nT到t=(n+1)T的一个周期内(T为开关周期)，电感电流线性上升到Iref，然后开始下降。

设t=nT 时的电感电流为in，t=(n+1)T时电感电流为in+1，输出电压为v，占空比为D。

若考虑稳态情况下电流in存在的微小扰动，由升压公式v/Vin=1/(1-D)，并且忽略公式(2)中后两项in的高阶项，则有：设l=-D/(1-D)，则为使系统稳定，l必须满足-1<L<1，即D<0.5。

现在考虑叠加一个斜率为mc的斜坡补偿电流信号到电感电流上的情况，这里mc>0。

开关DC＿DC变换器双斜坡补偿技术设计

开关DC＿DC变换器双斜坡补偿技术设计孙大成;陈智【摘要】讨论了一种采用双斜坡补偿技术的峰值电流模式控制PWM升压型DC ＿DC变换器结构，利用双斜坡信号差模输入方法有效消除了单斜坡补偿技术中存在的电路干扰对斜坡信号斜率造成的误差。

利用一个求和比较器电路同时实现了电压和电流的双环反馈以及双斜坡补偿，提高了变换器的瞬态响应速度。

%AstrructureforPWMboostDC_DCconverterbasedonPCM(PeakCurrent Mode)is discussed in this paper,in which the dual slope compensation is utilized.The dual slope compensation can effectively eliminate the circuit interference error by the common-mode rejection of a sum-compa-rator.The converter can realize the function of slope compensation and dual feedback of current inner loop and voltage outer loop at the same time.The instant response of converters has improved.【期刊名称】《微处理机》【年(卷),期】2014(000)006【总页数】4页(P8-11)【关键词】峰值电流模式;双斜坡补偿技术;脉冲宽度调制【作者】孙大成;陈智【作者单位】中国电子科技集团公司第四十七研究所，沈阳 110032;中国电子科技集团公司第四十七研究所，沈阳 110032【正文语种】中文【中图分类】TN432开关电源常用的反馈控制技术有电压型控制和电流型控制两大类。

斜坡补偿电路的选择和参数优化设计(0228_

当占空比大于 0.5 时电路是不稳定的。实际上图 1 就
是占空比大于 0.5 时的电感电流波形，从中可显然看
出：由于电感电流在每一周期结束时，电流不能下降
到零，致使将前一周期的电流变化量带到了下一个周
期，再由于 d >1/2，所以，电流的变化量越来越大，
使得系统不能稳定。
2.2 DCM 模式时，扰动对稳定性的影响
极跟随器，使补偿网络的等效电阻增加，从而减小补
偿网络对工作频率的影响，如图 5(c)所示，但这增加了电路的复杂程度。实际上，通过合理选择振荡器参
2
数、电流前沿滤波参数和最大占空比的合理选择，应用简单的阻容补偿网络也可达到满意的补偿效果。下面就对阻容补偿网络进行深入研究。
R2
C1 CT RT
UC3843
当接入电阻或阻容补偿网络时，定时电容的充电
电路如图 6（b ）所示，则电容 CT 由某下门限电压VTL
充电至某上门限电压VTH 经历的时间 TC2 为
TC2
=
ART CT
ln
5A − VTL 5A −VTH
（6）
其中 A = (R1 + R2 ) (R1 + R2 + RT ) 。
比较式（5）与式（6）可以看出：当 R1 + R2 >> RT
RT 对定时电容 CT 充电，CT 充到一定电压时再通过内
部的电流源放电，CT 上的波形如图 5(d)所示。根据如
图 6(a)所示电路，可得
RT CT
∂VC ∂t
+ VC
=5
（4）
由图 5(d)所示的波形可知：与充电时间相比，放
电时间短得多(当 RT>5 KΩ时）[1]，因此，电容的充电