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
Ａｂｓｔｒａｃｔ
Ａｂｓｔｒａｃｔ
Ｃｕｒｒｅｎｔ・ｍｏｄｅＤＣ—ＤＣｓｗｉｔｃｈｉｎｇｐｏｗｅｒｈａｓｇａｉｎｅｄａｗｉｄｅｒａｎｇｅｏｆａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｂｅｃａｕｓｅｏｆｉｔｓｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｆａｓｔｒｅｓｐｏｎｓｅ，ｈｉｇｈｓｔａｂｉｌｉｔｙ，ａｎｄｌａｒｇｅｇａｉｎ－ｂａｎｄｗｉｄｔｈ．ＡｄｄｉｎｇｓｌｏｐｅｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎＣａｌｌｓｏｌｖｅｔｈｅｉｎｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｏｐｅｎ－ｌｏｏｐｓｙｓｔｅｍｉｎｔｈｅｐｅａｋｃｕｒｒｅｎｔｍｏｄｅ，ｗｈｉｃｈｏｃｃｕｒｓｗｈｅｎｔｈｅｄｕｔｙｃｙｃｌｅｉｓｍｏｒｅｔｈａｎ５０％．Ｂｕｔｔｈｅｏｖｅｒｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎｗｉｌｌｇｒｅａｔｌｙｒｅｄｕｃｅｔｈｅｌｏａｄｃａｒｒｙｉｎｇｃａｐａｃｉｔｙｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍ，ｏｒｅｖｅｎｔｕｒｎｓｉｎｔｏａｖｏｌｔａｇｅ—ｍｏｄｅｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ．ｔｈｅａｐｐｒｏｐｒｉａｔｅｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎｎｅｅｄｓｔｏｂｅｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄｔｏ
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ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎｃｉｒｃｕｉｔ．ＴｈｅｉｎｐｕｔｖｏｌｔａｇｅＶｉｎｏｆｔｈｅｎｅｗｌｙｄｅｓｉｇｎｅｄｃｏｎｖｅｒｔｅｒａｄａｐｔｉｖｅｆｒｏｍｓｌｏｐｅｔｏｒａｎｇｅｓ２．５Ｖ５．５Ｖ，ｗｈｉｌｅｔｈｅｏｕｔｐｕｔｖｏｌｔａｇｅＶｏｔｕｒｎｓｂｅｔｗｅｅｎＶｒｅｆ
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ａｎｄｓｅｌｆａｍｏｕｎｔｏｆｓｌｏｐｅｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍ．Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｈｅｃｕｒｒｅｎｔｌｏｏｐｓ＆ｒｅｃｏｍｐａｒｅｄｂｅｔｗｅｅｎｕｓｉｎｇｐｉｅｃｅｗｉｓｅｌｉｎｅａｒｓｌｏｐｅｏｎｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ
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Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｌｏｐｅｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ，ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ，ＰＷＭ／ＰＦＭａｕｔｏｍａｔｉｃｓｗｉｔｃｈｉｎｇＤＣＭ，ｒｉｐｐｌｅ，ｌａｙｏｕｔ
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第一章绪论
第一章绪论
１．１课题研究背景和意义
随着电子技术的飞速发展和不断创新，电子电力设备与人们二Ｉ：作和生活的关系日益密切，而所有电子设备都离不开可靠的电源，由此带来了电源管理技术的
腾飞。

电源及电源管理ＩＣ的某些应用市场预计在未来５年内将以１６．１９％的速率增长。

电源管理芯片厂商与整机厂商及相关供应商必须密切配合，开发效率更高、体积更小、更高集成度的解决方案，才能应对新的挑战【¨。

电源及电源管理ＩＣ市场近年来经历了持续高速增长，它已经从过去不太复杂的分立电子电路演变为当今具有较强功能的集成电路模块：电源稳压的方式，由传统的线性稳压发展剑今天的非线性开关稳压，稳压电路也由简单变得复杂，电源技术正从过去依附其它电子设备的状态。

逐渐演变成为一个独立的电路系统门类。

在微电子技术日益发展的今天，各种电子系统更是如雨后春笋般的涌现。

对于便携式的应用，为了方便人们的携带，对性能和待机时间延长的要求在日益提高。

这就要求更高效率的直流电压转换器，在常用的ＩＸ；．ＤＣ、ＬＤＯ、电荷泵等直流电压转换器中，ＩＸ：．ＤＣ转换器的效率最高。

尤其是在采用同步整流时，其转换效率可以达到８５．９５％１２，３．４ｌ。

ＤＣ．ＤＣ开关电源利用电感作为储能元件，为负载提供持续不断的电流，并且能够提供大的负载驱动电流，变化比较灵活，通过不同的拓扑结构Ｂｕｃｋ、Ｂｏｏｓｔ、Ｂｕｃｋ．Ｂｏｏｓｔ、Ｃｕｋ等可以实现降压、升压、升降压和电压翻转等功制５１，如下图１．１．１所示：
图１．１．１、ＤＣ．ＤＣ开关电源拓扑结构
ＤＣ．ＤＣ电源变换器是应用于电子设备中的一种重要结构，它以其不可替代的作用稳固地占据电源管理ＩＣ市场的一席，但是要进一步适应现今电子设备日新月异的发展，还需要不断改进其性能及可靠性【６．７Ｊ。

而且随着便携式电子产品的发展，对电源的要求也越来越高，尤其是对高可靠性和快速动态响应的追求。

开关电源使用的电容、电感以及功率ＭＯＳ等元器件其寿命决定了开关电源的寿命。

同时具备良好的线性调整率和快速的输入输出动态响应。

在系统结构方面采用电流模控制方式，引入电流反馈，改造系统的开环频率特性，电压环的开环传递函数不再有低频共轭极点，频率特性曲线也没有高的谐振峰，电压环可选较高的开环增益，不仅使电路的补偿变得简单，同时也提高了系统的稳定性，进～步提高了系
统的高可靠性。

开关电源中采用峰值电流控制可以对电感的峰值电流进行逐个脉冲限制，简化了过载保护和短路保护。

总而言之，高可靠性能电源模块的实现将会给便携应用市场带来新的发展契机，会给人们带来Ｉ
东南人学硕，ｆ：学位论文
更多功能强大、高效、操作简便的各类电子产品。

１．２国内外研究发展现状
电源是一切电子设备的动力心脏【引，其性能的优劣直接关系到整个系统的安全性和可靠性。

当代高性能开关电源系统普遍采用基于峰值电流控制的电流模反馈结构反馈，反馈环路包括电流内环与电压外环１９Ｊ。

电压外环针对功率级中“控制到输出”的传输特性进行补偿，由于“控制到输出”传输函数的极点为ＬＣ滤波网络决定的一对共轭复极点，其较低的特征频率决定了电压外环回路的带宽，限制了系统瞬态调节性能的提高。

电流内环的引入，消除了功率级中ＬＣ形成的共轭复极点．使电压外环变为分离的双实极点系统，其中高频极点在半开关频率附近而可忽略，使电压环路带宽增加成为可能。

因此，单纯的电压单环控制系统其动态调节性能与电流模双环控制系统相比明显处于劣势。

然而，电流模双环反馈同路增加了系统稳定控制的难度。

即除了使电压外环稳定外，电流内环也必须稳定。

斜坡补偿是实现电流环内环稳定控制的主要技术手段，因此成为开关电源电流模双环反馈控制系统所特有的问题，是实现双环控制系统稳定的必要前提和基础。

所谓斜坡补偿，就是在ＤＣ－ＤＣ变换器的电流反馈环路中加入斜坡电流信号，减小或消除由于电感电流扰动而导致的系统开环不稳定。

斜坡补偿不仅能增加电路稳定性．使电感电流扰动收敛，抑制次谐波振荡和振铃电感电流。

峰值电流模ＰＷＭ控制方式最主要的应用障碍是容易振荡及抗噪卢性差，引起振荡的来源包括器件开启时引起的电流尖刺、噪声干扰、斜率补偿瞬态幅值不足等，另外容易在开机启动及电压或负载火幅度突变时发生振荡。

但是只要设计合
理，斜坡补偿最足够，同时采用晟小导通时间来避免器件开启时的反向恢复引起的电流尖刺等噪声源，并在版图设计时注意器件的布局，完全可以消除掉这些缺点Ｉｌ们。

根据叠加方式的不同在控制系统中加入斜坡补偿有两种相互等价的实现方法…，如下图１．２．１所示。

ＩＩ佗ｆＩＩ陀ｆ
△ｉＬＡ
ｏｉＬｏＩＬ１
ｔｔ
（ａ）方式（１）（ｂ）方式（２）
图１．２－ｌ、斜坡补偿原理
１）误差放人器输出Ｖ∞与斜率为．ｍｃ的斜坡进行叠加后再与从电感检测的信号进行比较。

２）从电感检测的信号与斜率为ｍｃ的斜坡叠加后再与误筹放大器的输出Ｖ∞进行比较。

根据从电感检测信号的不同，在控制系统中加入斜坡补偿又可以分为两种实现方法，电压模式求和与电流模式求和，如下图１．２．２所示。

２
第一章绪论
ｄ
ｄＶ耐
ＶｓＶｄ略
（ａ）电压模式求和
图１．２．２、（ｂ）电流模式求和峰值电流相加模式斜坡补偿控制
１）电压模式求和，误差放人器输出电压减掉感应的电感电流转化的电压，然后再与电压斜率为Ｍｃ的斜坡补偿电压进行比较，如图１．２－２（ａ）所示，误差放大器控制的输出Ｖ∞，经Ｋｖ增益传输（实际上该增益可由误差放大器增益实现），感应的电感电流经Ｉ．Ｖ转换为电压信号，其转换增益为ＫＩ，两种信号反相叠加为Ｖｍｉ）‘信号参与ＰＷＭ占空比调节。

２）电流模式求和，误差放大器输出电压转化为电流后减掉感应的电感电流，差值电流转化为电压后再与电流斜率为ｍ。

的电流信号转化为的电压斜坡进行比较，相比于电压叠加，电流叠加更容易实现，并且得到普遍的应用，如同１．２－２（ｂ）所示，Ｖ∞经Ｖ．Ｉ转换成电流信号后，与电感感应电流相减，产生的复合电流再在电阻上转换为Ｖｍｉｘ信号参与占空比调节。

斜坡补偿的确可以起到抑制电路次谐波振荡的目的，但是加入斜坡补偿以后，电感的实际翻转电流比原来变小了，而且随着占空比的增人．补偿的力度也逐渐增大，相应的电感电流的大小也逐渐减小．当占空比达到９０％以上时．斜坡补偿将会使电感电流的最人值减少３０％，再加上一般补偿电路所提供的补偿颦对整个ＤＣ—ＤＣ系统输出电压依赖所导致的过补偿，对于所有这些的影响和损失，都需要对电路结构进行改进，尽量减小斜坡补偿对整个ＤＣ．ＤＣ转换器系统的影响。

尤其是针对斜坡补偿中出现的过补偿问题，当输出电压降低时，过补偿会越明显，导致系统的频率带宽降低１１２ｌ。

需要消除斜坡补偿对输出电压的依赖，避免过补偿导致的降低系统的带载能力的问题。

斜坡补偿是电流模ＤＣ・ＤＣ中特有的问题，在单环电压模ＤＣ．ＤＣ中并不存在斜坡补偿问题，只有在电压反馈环路和电流反馈环路同时存在的电流模控制系统中，斜坡补偿问题随之产生。

合适的斜坡补偿可确保系统稳定，使电流环带米的快速瞬态响应的突出优点以及良好的动态响应和低噪声特性得以实现。

斜坡补偿技术是学术界，工业界共同关注的一个研究重点，针对经典固定斜率一次线性斜坡补偿的不足，从不同侧面提出了改进措施，形成了众多各具特色的斜坡补偿改进技术。

从控制策略上划分，主要有一次线性补偿、分段线性斜坡补偿、自适应斜坡补偿等。

１）一次线性斜坡补偿
一次线性斜坡补偿的基本思想，就是在电感电流上加入一固定斜率的斜坡信号，使电流反馈环路保持稳定，如下图１．２・３所示。

在整个占空比区间补偿斜率始终保持一个固定统一的值。

在电路设计中可以应用电容充放电控制电路产生这一斜坡信号，应月ｊ的元器件少，结构简单。

但是，应用一次线性斜坡补偿是根据ＤＣ．ＤＣ转换器的输出电压来取值的，为了保证所有负载情况下的环路稳定性。

需要根据输出电压的虽人值选取斜坡补偿的补偿量，冈此在输出电压变低时，通常发生过补偿并且系统的频带也变窄。

３
东南人学硕一Ｊｊ学位论文
ｔ
图１．２．３、一次线性斜坡补偿补偿电流曲线
在实际电路设计中，斜坡信号源的扰动对单斜坡补偿信号的斜率也会造成较大的扰动。

斜坡信号斜率转换过程中也无法真正实现精确控制，并产生一定的失真现象。

当不精确的斜坡信号叠加至电感电流采样信号之后，将会给系统引入难以控制的扰动误差，这是单斜坡补偿在实用中存在的一个明显缺陷，是无法避免的。

为了完善一次线性斜坡补偿。

采用基于差分结构的双斜坡补偿技术能够消除这种共模噪声和扰动误差的影响。

在双线性斜坡补偿电路中，锯齿波的扰动和斜坡信号斜率转换过程中产生的干扰源，将同时作用于两个斜坡补偿信号上，双斜坡信号作为一对差模信号驱动求和比较器，其干扰源被作为共模分母滤耐ｎｌ。

因此加入双斜坡补偿技术后也只是提供了消除共模干扰的斜坡信号，并没有从本质上改变一次线性斜坡补偿所存在的固有缺陷：，即轻载时候的过补偿和带载能力低的问题。

２）分段线性斜坡补偿
分段线性斜坡补偿是对一次线性斜坡补偿的一种最自然的改进，通过分段而降低每段的有效作用范围，提高每一段斜坡斜率对输出的适麻性，部分地缓解一次线性斜坡补偿存在的过补偿问题。

分段线性斜坡补偿由原来的单一斜率斜坡变为多斜率斜坡。

即补偿电路提供的补偿信号在不同的占空比区间具有不同的斜率【Ｉ引，如图１．２－４所示。

ＤｌＤ２ＤＤ３ｔ
图１．２－４、分段线性斜坡补偿电流曲线
显然，在占空比Ｄ某种情况下，系统在这两种类型的补偿下均能稳定。

对比这两条曲线可以看出，用单一斜率补偿的斜坡电流幅度为Ａｏ；而采用分段线性补偿的斜坡电流幅度为Ａｌ，其差值ＡＡ＝Ａｏ．Ａｌ为过剩的补偿电流幅度。

该差值过大可使同定补偿系统的瞬态响应特性变坏，并大大降低电感峰值电流，使带载能力下降【ｌ５１。

因此，采用分段线性斜坡补偿，能够很好地改善系统性能，减轻系统的过补偿并且提高系统的带载能力。

但是，分段线性斜坡补偿由于只是在不同的区间段具有不同的补偿斜率，无法动态的跟随输出电压的变化，因此仍然存在着系统过补偿问题和带载能力下降的现象。

４
第一荦绪论
３）自适应斜坡补偿
自适应补偿的基本思想是根据输入或输出状态的各种变化，动态地调节补偿斜率ｍｃｌｌ６１，因此可以实现随电路状态改变卜．的最佳补偿控制。

当然，在实现最佳补偿性能的同时，这种补偿结构的实现也是难度最大的。

一次
线性分段线性
动态
补偿
Ｄｔ
图１．２．５、动态自调。

．『卜型斜坡补偿电流曲线
从图１．２．５可以看出，在占空比Ｄ情况下，系统在三种情况下均能稳定。

用单一斜率补偿的斜坡电流斜率同定不变，自适应补偿的斜坡电流斜率是动态变化的，补偿量随输入输出电压自动调节１１７】，消除了因过补偿带来的系统瞬态响应慢和系统带载能力低的不良影响【博Ｊ。

针对目前电子产品的发展，以及对电源稳定性的高性能要求，对目前斜坡补偿出现的各种技术提出了更高的要求和更大的挑战。

由一次线性斜坡补偿到分段线性斜坡补偿再到自适应斜坡补偿的发展，始终都是在围绕着对过补偿问题的解决，始终都只是在减小补偿量。

但是，斜坡补偿在改进系统稳定性的同时。

也降低了电感电流，从而也降低了系统输出的带载能力。

为了消除斜坡补偿所带来的负面影响，斜坡补偿恢复技术被提出并得到了发展。

斜坡补偿是通过在误差放大器的输出减掉一个斜坡补偿产生的电流，所以使得最大电感电流减小。

斜坡补偿恢复技术是在进行比较之前，在误差放大器的输出叠加一个电平，抬高误差放火器输出端的电压。

那么电感的最大电流值能够得到提高。

然而仅仅通过在误差放大器的输出端叠加一个电平，不是一个可行的方法，一是因为在误差放大器的输出端时间常数非常人，所以电路无法跟上其变化，二是简单地增加误差放大器输出端的电压还会使得斜坡补偿的效果消失，导致电路无法稳定，所以我们需要在误差放大器的输出端增加一级缓冲器，然后在缓冲器的输出端再叠加一个与斜坡信号成比例的电平，这样就可以弥补斜坡补偿所造成的损失，同时又使电路的稳定性得到了保证。

但是，在斜坡补偿恢复技术中，需要选择合适的缓冲器，同时需要保证引入合适的叠加电平，既保证电路的稳定性得到了提高，又保证电路的带载能力没有降低，使电路设计的精确性和严格性得到了挑战。

１．３论文的主要内容和设计目标
本文主要研究ＤＣ．ＤＣ转换器的稳定性，重点是具有二次特性的自适应斜坡补偿，对一次线性斜坡补偿，分段线性斜坡补偿和具有二次特性的自适应斜坡补偿技术进行比较和总结，并在此基础上进行探讨分段线性斜坡补偿和具有二次特性的自适应斜坡补偿技术的优缺点，完善提出创新的具有二次特性的白适应斜坡补偿控制，并且在此类补偿控制的电路实现方面取得有实用价值的成果，设计了一款稳定性比较高的降压型同步整流ＤＣ－ＩＸ：转换器电路。

５
东南人学硕上学位论文
本文研究的斜坡补偿，占空比范围为０．４．１．整个ＤＣ．ＤＣ转换器的效率大于８５％，系统的工作频率为１．２ＭＨｚ，负载的最大输出电流为５００ｍＡ，电源电压Ｖ访的工作范围为２．５—５．５Ｖ，系统的输出电压Ｖ。

为１．２－Ｖｉｎ’在整个的负载范围内，系统的输出纹波小于３０ｍＶ。

１．４论文组织结构
第一章，从课题的研究背景和意义着手，对斜坡补偿进行了概述，并阐述了斜坡补偿的研究和发展现状，给出了本论文的主要内容和设计目标。

第二章。

从经典的ＰＷＭ电流模降压型ＤＣ．ＤＣ转换器结构入手，针对稳定性和功耗性能介绍已有的各种控制方式，并通过分析电流模ＤＣ．ＤＣ转换器控制原理，引出斜坡补偿的必要性，并给出了一种结构简单、容易实现的斜坡补偿方案。

第三章，分析了峰值电流和平均电流控制模式在电流环路补偿方面的差异，对峰值电流模式进行了系统建模。

重点对分段线性斜坡补偿和具有二次特性的自适应斜坡补偿进行分析和比较，并且进行了系统验证。

第四章，根据系统设计目标，完成了对关键电路的设计和比较，主要包括分段线性斜坡补偿和具有二次特性的自适应斜坡补偿的设计和比较、限流检测电路的选择、ＰＷＭ／ＰＦＭ切换控制电路以及死区控制电路等。

第五章，通过系统电路仿真手段验证不同情况下系统的ｊＪ：作情况，主要包括ＰＷＭ、ＰＦＭ模式下稳定状态时的静态特性、纹波比较、动态响应特性、系统切换点控制等。

完成了系统的版图设计。

尤其是关键电路版图的规划和布局，并对其ＥＳＤ进行设计。

经过相应的ＤＲＣ和ＬＶＳ规则检查，最终得到满足ＣＳＭＣ
第六章，Ｏ．５９ｍＣＭＯＳ：【：艺设计规则的系统电路版图。

对论文工作进行了全面总结，并提出改进和优化的建议。

６
第．二章电流模ＤＣ－ＤＣ转换器
第二章电流模ＤＣ．ＤＣ转换器
电流模式可以分为峰值电流模式和平均电流模式，其所对应的电流模控制技术也就相应的分为平均电流模控制技术和峰值电流模控制技术。

在平均电流模控制中，我们通常选取电感的电流作为控制信号，但是由于电感电流中含有较大的直流分量，所以通常采用直接串联电阻或霍尔电流传感器代替电流互感器来采样电流。

峰值电流模式控制简称电流模式控制。

由于峰值电感电流容易传感，而且在逻辑上与平均电感电流大小变化相一致，峰值电流模式是集成度要求较高的单片开关电源中晟常用的控制模式。

峰值电流模（ＰＣＭ）控制属于双环控制，双环控制比单环控制具有更强的负载调整特性和抗输入扰动能力。

峰值电流模式还具有自动前馈补偿功能、每周期检测电感电流防止系统过流的功能。

因此，峰值电流模式在ＤＣ．ＤＣ控制芯片中获得广泛应用。

然而，电流模双环回路增加了系统稳定控制的难度，即除了电压外环稳定外，电流内环也必须稳定。

尽管电流模控制相对于电压模控制来说。

控制电路变得复杂，但是电流模控制的ＩＸ：．ＤＣ转换系统其电压反馈环的补偿网络变的简单，并且可以实现大的频率带宽，其带宽可以达到ｌ／５开关频率ＩＩ引。

电流模ＩＸ：．ＤＣ转换器，为保证整个系统的稳定，首先应该保证电流环的稳定性，而保证电流环稳定则必需加入斜坡补偿。

而且，加入的斜坡补偿量应当合理控制，斜坡补偿量的大小主要依赖于ＤＣ．ＤＣ转换器的输出。

如果选择不当，往往会发生过补偿，造成系统的带载能力下降，甚至退化为电压模系统。

因此，如何对系统进行最佳的斜坡补偿成为了电流模ＤＣ．ＤＣ转换器的一个关键。

近年来无论在工业界还是学术界都得到了广泛的重视，这也是本文的研究重点。

本文对各种斜坡补偿方法从系统建模方面进行研究比较，在此基础上选出一种性能最佳的斜坡补偿方法，进而应用到ＰＷＭ／ＰＦＭ的系统电路中，检验其性能的优劣。

ＤＣ．ＤＣ开关电源转换器根据电感电流是否连续，分为电感电流连续模式（ＣＣＭ）和电感电流断续模式（ＤＣＭ），根据控制方式的不同可以分为ＰＷＭ调制和ＰＦＭ调制，根据反馈环路种类可以分为电流模式控制和电压模式控制。

本文在综合考虑稳定性、：肖能、高效等各方面采用ＰＷＭ／ＰＦＭ调制的电流模控制方式。

２．１ＰＷＭＢｕｃｋ降压调节器
Ｂｕｃｋ降压式ＤＣ．ＤＣ转换器是一种输出直流电压等于或小于输人直流电压的非隔离式ＤＣ．ＤＣ转换器，降压型（Ｂｕｃｋ）电路的结构如图２．１－１所示。

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东南人学硕．Ｉ：学位论文
Ｖｍ
图２．１．１、Ｂｕｃｋ型ＤＣ．ＤＣ转换器
Ｂｕｃｋ降压式ＤＣ－ＤＣ转换器包括功率级主电路和控制电路，两种电路相互配合，共同工作。

构成了完整的开关调ｊ１７系统。

其中功率级主电路由开关网络和ＬＣ低通滤波网络组成。

即由整流管Ｍｐ、续流管Ｍｎ、输出滤波电感Ｌ和输
出滤波电容ＣＬ组成。

控制电路包括电感电流采样网络、斜坡补偿、输出电压采样网络、误差放大器、补偿器、脉冲宽度调制器以及功率开关管驱动器。

通常误差放大器、补偿器用一个集成运放及其外围的阻容元件实现，因此称之为控制器或者补偿网络，本文中因为采用电流模控制系统，所以电压反馈环路的补偿网络比较简单，在误差放大器的输出简单的引入零极点就可以完成环路的补偿。

整流管与负载ＲＬ侧电路串联，通过整流管导通以及关断的占空比信号控制，实现对输出电压值的调１了，电感用于平滑电流（限制电流变化率），当整流管导通时电感储能，当整流管关断时电感上的电流不能迅速变化，为了维持电感电流，电感上的电压极性翻转，同时导通的续流管提供一个续流通路，使电感电流不至于迅速中断，避免使电感感应出高压而将开关管击穿。

滤波电容用于减小负载电压的脉动成分和减小输出阻抗。

Ｂｕｃｋ降压式ＤＣ．ＤＣ转换器是一个高阶的非线性系统，在工作周期中主开关管与整流管ＭＰ时而工作于导通状态，时而Ｔ作．丁．截Ｉ｝：状态，所以其土电路在时间上是分段线性时变网络。

控制电路，本文中采用的是Ｐｌ比例积分调’１，器。

是一个一阶控制系统。

因此，主电路和控制电路组成了一个高阶非线性系统。

同时，Ｂｕｃｋ降压式ＤＣ．ＤＣ转换器也是一个离散系统，因为控制电路中有一个脉宽调制器，它是一种模数转换器，将连续变化的误差信号调制成一个脉冲序列，通过驱动电路控制整流管和续流管的导通与关断。

而功率开关与ＬＣ网络则起数模转换的作用。

总之，Ｂｕｃｋ降压式ＤＣ．ＤＣ转换器是一个高阶．离散．非线性的系统，需要特殊的方法和技术指标来研究和度量这个系统。

２．２电流模轻载模式
目前，高频高效的Ｂｕｃｋ变换器应用得越来越广泛。

通常在满负载输出条件下，系统工作于连续电流模式（ＣＣＭ）。

但是，当系统的输出负载由满载到轻载再剑空载变化的过程中，系统的工作模式也会发生相应的改变，由ＣＣＭ模式转化。