峰值电流模式升压DC-DC变换器中斜坡补偿的分析与设计
峰值电流控制模式中斜坡补偿的分析
峰值电流控制模式中斜坡补偿的分析
电流控制模式的斜坡补偿是一种重要的电力系统电流控制策略。
其主要目的是在瞬时负载变化的情况下，在预定的稳定时间内将负载的瞬时变化转换为一个平滑的频率变化，从而稳定系统电流。
斜坡补偿的任务实际上是确定合适的斜坡值，以确保系统电流在预定的时间内达到稳定状态，使系统峰值电流控制变得更加有效。
斜坡补偿对峰值电流控制的重要性可以从两个方面划分：
1. 斜坡补偿可以有效地减少系统电流的瞬时峰值，从而减少过载。
当控制斜坡来减少有载负载的瞬时电流峰值时，这种技术将大大有助于防止过载严重影响电力系统的安全和可靠性。
2. 斜坡补偿可以有效地减少发电机之间的不对称负载，从而消除失控和谐波等其他问题，从而维持电力系统的正常运行。
另外，使用斜坡补偿的另一个优点是可以减少静态补偿器的成本和复杂度，而静态补偿器的成本大大超出了它所带来的控制有效性和额外的谐波抑制能力。
因此，斜坡补偿是电力系统峰值电流控制的一个重要组成部分，可以有效地消除系统的过载、失控及其他负载问题。
升压型DC-DC转换器中的动态斜坡补偿电路设计[1]
![升压型DC-DC转换器中的动态斜坡补偿电路设计[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/1545e31e650e52ea55189800.png)
图 5 中，M4 ～M7 、R1 、R 2 构成了第一级斜率转换电路，其输入级采用带源极负反馈的 形式[1,3]，有：
V
RAMP
= I1 * R1 +
I1 * 2 (V
2 µ *C
R3 * R 5 0 .2 * R 0 * R 1 *m
RAMP
>
R SENSE 2L
(22)
就可在任何（V out －Vin ）情况下，实现系统电流环稳定性设计，并且消除了由于（V out －Vin ） 的减小而引起的过补偿现象。 由（21）式还可看出，这一电路利用电阻之间的比值实现斜率转换，即产生的补偿电压 斜率与电阻相对精度有关， 而与其绝对精度无关， 这样的设计在实际投片中会有很高的精度。 3.3 仿真结果 图 6 为传统的单一斜率补偿波形，这一补偿技术在 V dif 减小时会出现过补偿现象。图 7 为本文设计电路仿真结果，产 生的补偿斜坡斜率能随着输入输出电压差的变化而变化，实现 了动态的斜坡补偿。
V Vslope Vout-Vin
０
t
图4 动态斜坡补偿示意图
3 电路实现与仿真验证
图3 引入斜坡补偿后的开环稳定性示意图
图 3 为引入了斜坡补偿信号后的示意图。经简 单的数学推导，可得：
∆ I1 = ∆I 0 m
2
+ m
（5）
m1 + m
由（5）式可知，引入具有适当斜率 m 的补偿 斜坡，使下式成立：
SENSE
图1
D <5 0 %时开环稳定性示意图
（8）
max
Vc I0 m1 DT T m2 I 1
峰值电流模控制中的斜坡补偿技术
图 ４ ｎ 阶线性斜坡产生原理图 Ｆｉｇ ４ Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ Ｄｉａｇｒａｍ ｆｏｒ Ｎ Ｒａｎｋ Ｌｉｎｅａｒ Ｓｌｏｐｅ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ
空比的增大， 斜率补偿信号的幅度也会增大， 图 ５ 三阶线性斜坡
Ｆｉｇ ５ ３ Ｒａｎｋ Ｌｉｎｅａｒ Ｓｌｏｐｅ
109-3
时序图可以看到，斜坡的产生与外部时钟 同步，并随其改变[3] [4]。 3． 5 非线性斜坡产生电路 以上的几种斜坡均是由振荡器先产生 一个三角锯齿波，然后再经过电路处理而 得出补偿信号。这样所波由功率管的控制信号产生，并且其 与经过电路网络处理后的电感电流做比较
图3 线性斜坡产生电路 Fig 3 the Linear Slope Generator Circuit
109-2
坡信号加在三个晶体管的基极，随着斜坡幅 值的增加，Q1、Q2、Q3、依次导通，从而形 成三阶线性斜波（如图 ５ 所示）ｉｓｌｏｐｅ [3]。 ３．３ 带箝位的斜坡补偿电路 加斜率补偿后随着占空比的增大，实际 的电感电流峰值被降低了。这是因为随着占 从而导致峰值电流门限在主开关导通的后期 显著下降。当占空比达到 90％时，补偿信号 将电感峰值电流减小了 30％。解决途径之一 便是当发生斜坡补偿时提高控制门限电平。 但是仅仅提高门限并不是个可靠的办法，一 是误差放大器输出的控制信号会经过一个 RC 滤波网络再反馈到 PWM 比较器中，该 滤波网络的时常数一般都很大，那么门限控 制电平将无法跟上补偿斜坡的快速变化。二 是单纯的提高门限则会将斜坡补偿化为乌 有。但是，若在斜坡部分加一个箝位电路， 该箝位电路的箝位电压可以根据斜坡信号的幅度加以调 节， 进而保证在大占空比下电感峰值电流实质上不变 （如 图 6 示） 。 并且斜坡补偿信号的引入使得箝位电路的箝位 阈值随着斜坡补偿信号幅度的增减而增减，最后将其经 过处理的斜坡补偿信号箝位在 V1 和 V2 上经 ERR4 输出。 3． 4 可外同步的斜坡补偿电路 以上的斜坡产生电路均是内同步的，但在有些通信 系统应用中，系统同步是很重要的，整个系统需要在统 一的时钟下同步运行，因此需要斜坡补偿部分随外部电 路时钟进行变化。如图 7 所示可外同步的斜坡补偿电路 框图。下面介绍一下该电路中的各模块功能： 时钟检测及脉冲触发电路：检测到有时钟输入时， 将计数器预置一个数，并在每个周期内产生一个脉冲。 窗口比较器： 限定三角波的峰值在 Vref1<V<Vref2 之间。 电容 C1 ：在 φ A 控制下充放电产生三角波。 计数器：外部时钟变化或三角波峰值电压 V 不在 Vref1 和 Vref2 时，触发其进行计数。当 V 低于 Vref1 时上计数，每 计一个数则打开一个电流源， 加大对 C1 的充电电流以提高 斜坡峰值； 当 V 高于 Vref2 时， 在外时钟同步下进行下计数， 每减一个数则关闭一个电流源，降低下一个时钟周期的三角波峰值；当 Vref1<V<Vref2 时，逻辑控制模块将计 数时钟屏蔽，则打开固定的电流源，此时斜坡峰值将不再变化。其整个工作过程的大概波形如图 8 所示。由
峰值电流控制模式中的分段线性斜坡补偿技术
（誊）。ｚ（警）。：（半）。钏…－
又因为：踟＝√单一。Ｉ。ｆ孚１ 、一， 可以得到腑：跏：跏＝４；２：１
’
㈣
（９） （１０）
厂——————１矿
设计Ｖ一变化范围为［ｙ一△ｙ，ｙ＋△明，Ａ。、
＆和凡的线性区分别为［ｙＲＬ一△ｙ】，ｙｎ＋
△¨］、［ＶＲＬ一△％，％＋△Ｋ］和［ｖＲＨ一△ｎ，
Ａ１、Ａｚ和Ａ３的线性区范围，可知：
７ｎ１
（１）
（注：ｍ。、ｍｚ为上升、下降斜率，单位Ａ／ｓ。）同 理，可以证明经过ｎ个周期后，△厶引起的电流误
差△Ｌ为：
她一弛×（署）“
由上式可以得即Ｄ＜５０％时，电流误差△Ｌ将逐 渐趋于０，故而系统稳定； 当ｍｚ＞ｍ，，即Ｄ＞５０％时，电流误差△Ｊ。将逐 渐放大，从而导致系统失控。电源的抗干扰性能差。 不能稳定工作。为了使当占空比大于５０％时，系统 仍稳定，故引入斜率为的斜坡补偿信号。该方法就 是在控制电压ｖｃ上叠加斜坡补偿电压形成新的控 制电压输入到ＰＷＭ比较器一端，与ＰｗＭ比较器 另一端的电流反馈电压比较。图２是该种补偿方法 的原理示意图。其中是补偿斜坡电压的斜率。
１斜坡补偿的引入及原理
电流模式控制是一种固定时钟开启、峰值电流 关断的控制方法。因为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。但 是，峰值电感电流的大小不能与平均电感电流大小 一一对应，因此在占空比不同的情况下，相同的峰值 电感电流的大小可以对应不同的平均电感电流大 小。而平均电感电流大小才是唯一决定输出电压大 小的因素。若要电感的峰值电流与其平均电流一一 对应，从而唯一决定输出电压，则需要对电感的峰值 电流做进一步的处理，并需注意当占空比Ｄ大于 ５０％时开环不稳定（如图１），其存在难以校正的峰 值电流与平均电流的误差；容易发生次谐波振荡。 故在峰值电流模控制的ＰＷＭ模式中引入了斜坡补 偿信号ｏ］。使输入到ＰＷＭ比较器的合成波形信号
升压型DC—DC变换器电流环路补偿设计
升压型DC-DC变换器电流环路补偿设计摘要：针对固定频率峰值电流模式PWM升压型DC-DC变换器。
给出了一种结构简单、易于集成的电流环路补偿电路的设计方法。
该电路的斜坡产生电路可对片内振荡器充放电电容上的电压作V／I转换，其所得到的斜坡电流具有稳定、斜率易于调节等特点；而电流采样电路主体采用SENSEFET结合优化的缓冲级和V／I转换电路，从而在提高采样精度的同时，还减小了损耗。
整个电路可采用0．6 μm 15 V BCD工艺实现。
通过Cadence Spectre进行的仿真结果表明，该电路可有效地抑制亚谐波振荡，采样精度达到77．9％，补偿斜率精度达到81．5％。
关键词：斜坡补偿；电流采样；电流模式；V／I转换O 引言固定频率峰值电流模式PWM(Pulse WidthModulation) DC-DC变换器同传统的电压模式控制相比，具有瞬态响应好，输出精度高，带载能力强等优点，因而被广泛应用。
作为重要的模拟单元，斜坡补偿电路和电流采样电路是电流模式PWM控制的根基，对电流模式控制中电流环路的稳定性起着重要作用。
1 电路结构图1所示是典型峰值电流模式PWM Boost DC-DC控制系统的结构框图。
当电压外环的电压反馈信号经过误差放大器放大得到的误差信号VE送至PWM比较器后，将与电流内环的一个变化的、其峰值代表输出电感电流峰值的三角波或梯形尖角状合成波信号VE比较，从而得到PWM脉冲关断阈值。
即：在(1)式中：第一项为斜坡补偿部分，用于保证电流环路的稳定；第二项反映了电感电流的大小，通常由电流采样电路产生；第三项用于产生一个固定的基础电平，以为PWM比较器输入端图1 典型峰值电流模式PWMBoostDC—DC控制系统框图提供一个合适的直流工作点。
因此，峰值电流模式控制不是用电压误差信号直接控制PWM脉冲宽度，而是通过控制峰值输出端的电感电流大小，然后来间接地控制PWM脉冲宽度。
但是，电流模式的结构决定了其应用时存在电流内环在占空比大于50％时的开环不稳定现象、亚谐波振荡、非理想的环路响应，以及容易受噪声影响等几个固有缺点。
峰值电流控制中的斜坡补偿研究
本科毕业设计（论文）峰值电流控制中的斜坡补偿研究***燕山大学2012年 6 月本科毕业设计（论文）峰值电流控制中的斜坡补偿研究学院（系）：***专业：08级应用电子学生姓名：***学号：***指导教师：***答辩日期：2012年6月17日燕山大学毕业设计（论文）任务书摘要摘要相比传统的线性电源，DC-DC开关电源由于具有高效率、高可靠性、体积小等优点，使其成为国内外研究的热点。
电流模式DC-DC开关电源具有响应速度快、稳定性高、内在限流保护等特点在电源管理芯片中得到了广泛的运用。
在这一背景下，本文以Boost变换器为例，设计峰值电流控制的斜坡补偿电路；输入电压48V，输出电压200V。
本文主要研究电流模式DC-DC开关电源中斜坡补偿理论，分析了电感电流扰动导致控制环路产生不稳定的原因，给出抑制这种不稳定因素的处理办法即斜坡补偿方法。
针对此问题提出斜坡补偿设计思想，在此理论基础上完成了相应的斜坡补偿控制电路路设计。
本文中完成了DC-DC开关电源系统的各个单元电路设计与分析，重点分析斜坡补偿控制电路的设计。
最后采用MATLAB软件进行仿真。
通过整体仿真，实现稳定电压，系统具有良好的负载调整特性和快速的稳态恢复时间和优良的电源调整率。
关键词开关电源，峰值电流模式，斜坡补偿AbstractAbstractThe switch power possesses the advantages of high efficiency, high reliability and compact size compared with conventional linear power which becomes a pop research object home and abroad. Due to its characteristics of fast response, good stability, inherent current limiting, current-mode controller has been widely applied in power management circuits. In this background, this paper to Boost converter as an example, the design of peak current control slope compensation circuit; the input voltage 48V, output voltage 200V.This paper mainly studies the current mode switching power supply DC-DC slope compensation in theory, analysis of inductor current disturbance causes the control loop to generate unstable reason given, inhibition of the unstable factors approach that slope compensation method. The slope compensation design, on the basis of the theory to accomplish the corresponding slope compensation control circuit design. This paper completed the DC-DC switching power supply system each unit circuit design and analysis, focusing on the analysis of the slope compensation control circuit design. Finally using the MATLAB software simulation. Through the simulation, to achieve stable voltage, the system has a good load regulation characteristics and rapid steady state recovery time and excellent power adjustment rate.Keywords Switch power supply, peak current mode, slope compensation目录摘要 (I)Abstract ................................................................................................................ I I 第1章绪论.. (1)1.1课题背景 (1)1.2开关电源的发展阶段 (2)1.3开关电源的发展趋势 (4)1.4论文的主要内容和设计目标 (4)1.5本章小结 (5)第2章电流峰值控制 (6)2.1开关电源基础知识 (6)2.2升压型(BOOST)变换器电路 (7)2.2.1工作原理和工作过程 (7)2.2.2稳态波形和主要参数计算 (8)2.3电流峰值控制 (11)2.3.1 电流峰值控制的概念 (13)2.3.2 电流控制的稳定性问题 (15)2.4本章小结 (20)第3章斜坡补偿电路设计 (21)3.1锯齿波补偿稳定电流控制的稳定性分析 (21)3.2常见的几种斜坡产生电路 (25)3.2.1线性斜坡 (25)3.2.2 n阶线性斜坡 (27)3.2.3带箝位的斜坡补偿电路 (31)3.2.4可外同步的斜坡补偿电路 (32)3.2.5非线性斜坡产生电路 (32)3.2.6总结这几种斜坡补偿电路 (33)3.3本章小结 (34)第4章仿真结果 (35)4.1仿真 (35)4.2本章小结 (40)结论 (41)参考文献 (42)致谢 (43)附录1 (44)附录2 (47)附录3 (50)附录4 (54)附录5 (60)第1章绪论第1章绪论1.1 课题背景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工作和生活的关系日益密切，其性能的优劣直接关系到电子设备的技术指标及能否安全可靠地工作，由此也带来了电源管理技术的腾飞。
峰值电流模式变换器自适应斜坡补偿电路设计
峰值电流模式变换器自适应斜坡补偿电路设
计
峰值电流模式变换器是一种常用于直流-直流转换的电子电路，
通过其高效率的转换功能能在很多场合得到应用。
但是，在实际应用中，峰值电流模式变换器也会出现一些问题，其中之一就是在工作时
出现的输出波形不稳定、峰值电流难以控制。
为此，我们需要在设计
峰值电流模式变换器时添加自适应斜坡补偿电路，以解决这个问题。
自适应斜坡补偿电路的设计中，首先需要确定可靠的反馈信号。
一种可选的信号来源是峰值电压，因为一些参数、比例和输出电压之
间的关系通常是稳定的。
接下来，我们需要通过与输入信号进行比较
得出一个误差电压。
然后，通过斜坡产生器生成一个斜率与误差电压
成比例的信号，该信号与输入信号相加后，将获得我们的输出信号。
自适应斜坡补偿电路具有良好的稳定性及灵敏性，在峰值电流模
式变换器中能够起到很好的作用。
在实践中，我们可以通过仿真实验
或者实际电路的搭建来验证其效果。
通过对斜率及误差电压进行调整，我们可以更好地控制峰值电流，避免出现波形不稳定的情况。
总之，峰值电流模式变换器自适应斜坡补偿电路是一种有效的解
决方案，能够消除输出波形的不稳定性，使得峰值电流得到更稳定的
控制，提高电路的工作效率。
在实际应用过程中，需要仔细考虑设计
参数的选择和调整，以达到最好的实验效果。
一种基于峰值电流模DC-DC转换器的斜坡补偿电路
第30卷 第2期2007年4月电子器件Ch inese Jou r nal Of Elect ro n DevicesVol.30 No.2Ap r.2007Slope Compensat ion Cir cuit B a sed on Pea k Cur r ent Mode DC 2DC Conver terZ H A N G H on g 2yu ,X I A Xi ao 2j uan(S chool of I nt egr at ed Ci rcuit ,S out heast Univers it y ,N anj i ng 210096,Chi na)Abstract :In t he design of current 2mode PWM DC 2DC converter s ,t he slope co mpensation met hod i s widely used to prevent sub 2harmonic oscil lation.A slope compensation ci rcuit is presented and t hi s ci rcuit is based on pea k cur re nt mode DC 2DC convert er.This ci rcui t i s st able and can easily be a dded wit hout loadi ng down t he PWM clock ramp.Thi s slope compensat ion ci rcui t i s sim ulated by st andard 0.6μm ,CMOS proce ss.K ey w or ds :Peak current mode ;Slope co mpensation ;DC 2DC co nverte r ;Sub 2harmonic o scillation EEACC :8110D;2570一种基于峰值电流模DC 2DC 转换器的斜坡补偿电路张洪俞,夏晓娟(东南大学集成电路学院,南京210096)收稿日期6225作者简介张洪俞(82),男,攻读硕士学位,研究方向为模拟集成电路的设计与研究,x xj @摘 要:设计电流模脉冲宽度调制直流转换器时,人们广泛采用斜坡补偿电路来消除谐波振荡.提出了一种基于峰值电流模直流电压转换器的斜坡补偿电路,在不影响PWM 时钟斜率的情况下,该斜坡补偿具有稳定、易于叠加的特点.该电路采用0.6μm 线宽的标准CMOS 工艺仿真.关键词:峰值电流模;斜坡补偿;直流转换器;谐波振荡中图分类号:TN 43;TP331.1 文献标识码:A 文章编号:100529490(2007)022******* 随着电子技术的飞速发展,电源技术也得到了很大的发展,它从过去不太复杂的电子电路变为今日具有较强功能的功能模块.目前,电源管理集成电路市场大部分被国外产品占据,研究开发国内的电源管理电路产品,能夺回巨大的市场[123].DC 2DC CONV ER TER 是电源管理器中一个非常大的组成部分,而采用峰值电流模控制方法的直流电压转换器是这类产品的主流,它具有瞬态响应快、稳定范围广、易于补偿等优点[426].峰值电流模控制模式的一项关键技术就是斜坡补偿.它能有效去除直流转换器在使用过程中占空比大于50%时产生的谐波振荡,对整个系统的稳定性有着至关重要的作用.设计电流模脉冲宽度调制直流转换器时,通常需要采用斜坡补偿电路来消除谐波振荡.本文设计的斜坡信号产生电路是直接在系统振荡器的基础上通过增加少量电路而得到的,充分利用了系统的资源,实现了一个高稳定性、容易叠加的斜坡信号产生电路[728].1 斜坡信号产生电路设计该斜坡产生电路和振荡器融合在一起,所以在本文中,把振荡器和斜坡产生电路放在一起描述.电路中用到两个参考电压和一个能够产生零温度系数电流的偏置电压,由于峰值电流模DC 2DC CON 2V ER TER 系统中都会存在这样的电路,为了重点介绍斜坡补偿信号产生电路,本文对这两个电路不再进行叙述,而只是作为系统资源直接利用.图1中,振荡器由P 1、P 2、P 3、P 4、P 5、P 6、P 7、N 1、N 2、N 3、N 4、N 5、C 1、C 2、i nv 1、inv 2还有一个R S 触发器组成,核心电路斜坡信号产生部分由P 8、P 9、P 10、P 11、P 12、N 6、R 1、R 2组成.刚上电瞬间,由于电容上的电压不能突变,电容C 1两端的电压为零,比较器P 6的gate 端为高电压,从而使得RS 触发器的R 端为,另一方面,上电瞬8:200092:190ia seu.ed u.c n1图1 OSC &SL OP SI G NAL 模块电路间电容C 2两端电压也为零,经过两级倒相,使得R S 触发器的S 端为0,这样RS 触发器输出端就为0,经过inv 2倒相,osc 为1(即振荡器输出为1),P 4管中的电流对电容C 2进行充电,C 2上的电压线性上升.osc 为1导致N 1管开启,C 1上电荷迅速泄放,使得P 6gate 端变为0,使得R 为0,这个时候R S 触发器为保持状态.该状态会一直维持到C 2的上升电压使得N 5管导通.由此可以看出,osc 信号高电平的维持时间由P 4对C 2充电这条支路决定.当N 5导通后,RS 触发器的S 端为1,此时R 端仍然为0,R S 触发器输出为1,经过倒相器inv 2,使得o sc 为0,N 1管截止,P 1管中电流对电容C 1进行充电,P 6管gat e 端电压线性上升,此时RS 触发器R 端和S 端均为0,处于保持状态,该状态会一直维持到P 6的gat e 端电压达到V ref 1时比较器输出翻转为止.由此可以看出,o sc 信号低电平的维持时间由P 1对C 1充电这条支路决定.该电路中,除了C 1和C 2这两条支路外,其他电路的延迟时间极短,所以该振荡器的占空比就等于这两个支路的充电时间的比.这对设计特定频率和占空比的振荡器非常方便,在普通的环振电路中,调节占空比时,频率会发生变化,而在调节频率时,占空比又会变化,很难调节.而对于这个振荡器电路,我们可以根据频率和占空比算出充电时间T on 和放电时间T off ,然后对C 1和C 2这两条支路分别进行调节,非常方便.一般的峰值电流模直流转换器中,osc 信号是作为一个复位信号使用,占空比为10%.结合电路不难看出,P 6管的gat e 端信号为一个幅度固定为V ref 1的三角波信号,我们定义为V ramp .这个信号非常有用,本文正是利用这个信号来产生同步的斜坡补偿信号的.P 8、P 9、P 10构成源跟随电路,使得P 9管的源极电压为V ramp +V gsp9.为了更方便的描述,我们将图1中的部分电路单独画出来进行讨论.假设图这条支路的电流为I ,那么从信号V +V 到V f ,我们可以得到如下等式V +V I R =V +V f ()图2 斜坡信号产生电路则有:I s =V ramp -V ref 2+V gsp 9-V gsp 11R 1(2)当设置支路电流,使得P 9管和P 11管的电流变化不太大,而且P 9和P 11管的宽长比都比较大的时候,V gsp 9≈V gsp 11.那么就有:I s =V ramp -V ref 2R 1(3)那么就有:V slope =I s R 2=(V ramp -V ref 2R 1)R 2(4)我们知道,V ramp 为一个具有固定幅度的三角波信号,由式(4)可以看出,V slope 也具有三角波的性质,其斜率为V ramp 斜率的R 2/R 1倍,调节R 2和R 1的大小比例,就可以得到我们所需要的斜率了.从式(4)可以看出,只有当V ramp >V ref 2时,V slope 才开始产生我们所需要的斜率信号.而电流模DC 2DC CONV ERT 2ER 的系统要求占空比大于50%时,斜坡补偿信号是从复位信号开始时就以一定的斜率进行补偿.P 12和N 6管就是为了满足上面的要求而采用的电路.当复位信号开始后,P 12管就以一恒定电流对电阻R 2进行充电,使得R 2上的电压降抵消式(4)中的常数项,从而使得V slope 信号的补偿效果满足系统的要求.具体示意图如图3.图3 N 6和P 12管电路的作用示意图由图3可以看出,经过抵消常数项的处理电路后,V slope 的补偿效果,等效于从原点开始就进行补偿,满足系统的要求.另外该斜坡补偿还有易于叠加的特点,只需要把需要叠加的电流信号直接注入到P 11管的漏端,那么V slope 信号就是该电流信号和斜坡补偿信号叠加后的信号. 模拟仿真结果我们采用S TR 对图进行了仿真,其中取V f =3V ,V f =5V ,R =Ω,R =8Ω215电 子 器 件第30卷82s ramp gsp9re 2:ram p gsp 9-s 1gsp 11re 212P EC E 1re 11.r e 20.140k 2k .由图4可以看出,V ramp 三角波的信号的最大幅度为1.3V.图5和图6对比,发现其斜率都为93K ,而且图6中波形起始的台阶电压为100mV 左右(常数项),和理论计算的常数项为R 2R 1V ref 2=100mV 非常吻合.图4 osc 以及V ramp 信号波形图5 V slo pe 波形(没有抵消常数相时)图6 V s lo pe 波形(抵消常数相后)3 结束语本文设计了一种结构简单、稳定性好、易于叠加的斜坡补偿信号发生电路.并通过SP EC TR E 进行了电路仿真.仿真结果显示,该斜坡补偿电路符合峰值电流模直流转换器的系统要求.具有很好的实用价值.参考文献:[1] Philli p E.All en Do ugl as R.CMOS Analo g Cicrcuit Design[M].Hol berg.[2] Behzad Razavi Des i gn of Analog CMOS Int egrat ed Ci rcuit s[M].[3] K est er W and Eris man B ,Swit chi ng Regul at ors [C ]//AnalogDevices Techni cal Li brary on Po wer Management ,1999.[4] Di xon L H ,C l osing t he Feedback Loop [R ].App endi x C ,Uni t ro de Power Supply Design Seminar ,1983,2C122C18,.[5] Dei s ch Cecil W.Simple Switchin g Cont rol Met ho d C han gesPower Converter i nt o a Current So urce[C ]//IEEE Power E 2lect ronicsS p eciali st sConference ,1978Record :3002306(IEEE Publicat ion 78C H133725A ES).[6] Holland B.Mo deli ng ,Anal ys i s and Compensatio n of t he Cur 2rent 2Mode C o nvert er[C ]//Proceedi ngs of Powerco n1984,11:122.[7] Hs u Shi 2Ping ,Brown Art ,Rensin k Lo m an and MiddlebrookR D.Modeli ng and Anal ysis of Swi tching DC 2to 2DC i 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峰值电流模式的斜波补偿
(2)
式中 M 补偿比例
M 应大于 0. 5 ,一般取 0. 75～1 。
4 UC3846 的斜坡补偿电路设计
针对峰值电流控制芯片 UC3846 ,进行了斜坡
补偿电路设计 。主电路拓扑采用双管正激电路 。
4. 1 UC3846 的斜坡补偿选择电路 根据图 1 峰值电流控制的电路图可以看到 , 加
计算步骤 :
(1) 计算电感电流的下降沿 : m 2 = V OU T/ L = 50V/ 40μH = 1. 25A/μs ;
(2) 计算反应到初级的电感电流下降沿 : m′2 = m 2/ N = 1. 25/ 8 = 0. 156A/μs ;
(3) 计算初级测得的下降沿坡度 : V m2 = m′2 · R SENSE = 0. 156 ×0. 4 = 0. 06V/μs;
1 概 述
开关功率电路的电路拓扑分为电流模式控制和 电压模式控制 ,电流模式控制因动态反应快 、补偿电 路简化 、增益带宽大 、输出电感小 、易于均流等优点 而被广泛应用 。电流模式控制又分为峰值电流控制 和平均电流控制 。本文针对峰值电流控制中最重要 的一个问题 ———斜坡补偿[1 ] ,进行了讨论 。斜坡补 偿能增加电路稳定性 、使电感电流平均值不随占空 比变化 ,并减小峰值和平均值的误差 ,斜坡补偿还能 抑制次谐波振荡和振铃电感电流 。文中还讨论了斜 坡补偿的设计方法 ,最后设计了 UC3846 作控制芯 片的双管正激电路中的斜坡补偿电路 。
3
m 1 = 0) ,稳定时必须满足 -
m + m2 m + m1
< 1 ,即补偿
斜率必须满足 m > - 0. 5 m 2 。通常选择补偿坡度
为电感电流下降沿的斜率 m 2 , 这样扰动信号在一
boost斜坡补偿
斜坡补偿的原理
图3.4-1为峰值电流控制脉冲宽度调制（PWM ）升压型DC-DC 变换器的系统工作原理：
图3.4-1 PWM 升压型DC-DC 变换器系统工作原理图
该电路工作原理如下：锁存器Lock 在时钟信号上升沿输出高电平，功率管导通，电感电流开始上升。
电流检测感应电感电流并在比较器COMP 正端转化为电压信号，此电压信号增大到误差放大器EA 输出电压时，比较器COMP 状态翻转，锁存器输出低电平，功率管截止，电感电流开始下降，如图3.4-2所示。
图3.4-2 电感电流扰动情况
设电感电流上升的斜率为m1，下降的斜率为-m2，电感电流在一个周期开始的时候产生0I ∆的误差，经过一个周期误差变为1I ∆，得：
1201
1I m D
I D m ∆==∆- （3.4.1） 占空比小于50%时，m1>m2，误差逐级减小；占空比大于50%时，m1<m2，
误差逐级放大，系统不再稳定。
在误差放大器的输出端叠加斜率为-m 的信号如图所示：
图3.4-3 加入斜坡补偿后电感电流扰动情况
12011I m m D
I D m m
∆-==∆-+ （3.4.2） 要保持系统稳定，必须满足
211m m
m m
-<+ （3.4.3） 根据图3.4-3可以得到：
12(1)D T m D T m ⨯⨯=-⨯⨯ （3.4.4）
将（3.4.4）带入（3.4.3），得：
21
(1)2m m D
>-⨯ （3.4.5）
将D=1（最大占空比）带入，得：
20.5m m >。
峰值电流模式斜坡补偿
峰值电流模式斜坡补偿哎，今天咱们聊聊一个听上去有点复杂的东西，名字也挺高大上的——峰值电流模式斜坡补偿。
别被这些专业术语吓到，其实它就是电源设计中的一个小窍门，能让咱们的电器在高负载的时候更稳当、更给力。
想想吧，电器就像人，有时候需要一点儿“心理安慰”，才能更好地发挥。
就拿咱们平时用的电源来说，如果没了这个斜坡补偿，电流的波动可就大了，可能会导致设备不稳定，就像是开车遇到坑洼的路，颠得你脑袋晕。
想象一下，有一天你在厨房里忙活，突然电饭煲和微波炉一起开了，那可真是个“热闹”的场面。
电流瞬间上升，设备可能会因为过载而停机。
这时候，峰值电流模式斜坡补偿就像个贴心的朋友，默默在后面给你加油，让电流上升得慢一点，给电器一点时间，别让它们一下子就“上火”。
这就好比你在爬山，突然碰上个陡坡，得喘口气再继续往上走，才不会摔个大跟头。
啥是斜坡补偿呢？这简单来说，就是给电流一个缓冲时间，让它逐渐上升，而不是一下子就冲到最高。
这么做的好处可多着呢，能让电源的响应更平稳，避免电流的剧烈波动。
别忘了，电流在运行过程中，如果瞬间变化太大，设备可受不了，可能会出现故障，甚至烧掉。
所以，斜坡补偿的设计就显得尤为重要。
咱们再说说，这个斜坡补偿是怎么实现的。
简单来说，设计师会在电源控制电路里加入一些聪明的“调节器”。
这些小家伙就像是电流的“调音师”，可以根据电流的状态，智能调整电压，让电流上升得慢一点。
就像调音师在演出前调试乐器，确保每一个音符都能和谐响起。
你能想象，要是没有这些“调音师”，那场演出可就乱成一锅粥，观众们可能早就打瞌睡了。
斜坡补偿不仅仅是为了防止设备受伤害，更是为了延长它们的使用寿命。
你看，设备一旦遭遇过大的冲击，元器件的损耗速度就会加快，长期以往，那就不是几百块的问题了，可能几千块都得砸下去。
斜坡补偿就像是个保护罩，让电器在工作的时候感觉舒适，从而工作更持久。
就像人一样，工作累了也得休息休息，才能保持最佳状态。
这种技术还可以提高系统的稳定性。
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。
峰值电流模式升压型DC-DC变换器中斜坡补偿信号产生电路设计
峰值电流模式升压型DC-DC变换器中斜坡补偿信号产生电路
设计
王侠
【期刊名称】《河南大学学报：自然科学版》
【年(卷),期】2013(43)5
【摘要】在分析引起电流控制模式升压型DC-DC变换器产生亚谐波振荡的因素的基础上,阐述了斜坡补偿原理,采用UMC 0.6μm BiCMOS工艺设计了相应斜坡补偿电路,HSPICE仿真结果表明所设计的斜坡补偿电路所产生的补偿信号满足斜坡补偿的要求,可用作电流控制模式升压型DC-DC变换器的斜坡补偿信号.
【总页数】3页(P509-511)
【关键词】升压型DC;DC转换器;斜坡补偿;电流模式
【作者】王侠
【作者单位】西安科技大学电气与控制工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TP391
【相关文献】
1.峰值电流模式升压DC-DC变换器中斜坡补偿的分析与设计 [J], 陈慧宁
2.峰值电流模式变换器自适应斜坡补偿电路设计 [J], 田锦明;王经卓;曹双贵;胡全斌;董自健;樊纪山
3.峰值电流控制模式Boost DC-DC变换器的斜坡补偿研究 [J], 李璐
4.峰值电流控制模式DC-DC BUCK变换器的斜坡补偿研究 [J], 高鹏飞
5.峰值电流控制DC-DC Boost变换器优化斜坡补偿 [J], 程为彬; 李璐; 郭颖娜; 宋久旭
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峰值电流模式升压DC-DC变换器中斜坡补偿的分析与设计
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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。
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斜 坡 补 偿 的 基 本 原 理
崮定 频 率 、峰 值 电流 模 式 升
ＤＣ— ＤＣ变换 器 控 制 电路 如 图 １ 示 。 所 ｌ ，ｉｓｆ ｅ 对 功 率 开 关 中 ＿ｅ ｓ 是 ｌ 管 的 电流 采 样 ，相 当 于 对 ｔ 间 内 时
Ｅｌ ｃｒ ｎｉ ｅ ｅ ｔｏ ｃＤ ｓ ＆ Ａｐ ｉａ ｉ ｎ Ｗｏ ｌ Ｎｉｋ ｉ ｅ ｔｏ ｃ ｎａ ｐｌｃ ｔｏ ｒ ｄ－ ｋ ｅ ｃｒ ｎｉｓＣｈｉ Ｅｌ
振 荡器 电路 ２为恒 定 电流 充放 电振 荡 器 结 构 图。其 中 ＭＰ ～ ＭＮｏＭＮ ＭＰ 、 －
在 占空 比 Ｄ一 定 的情 况 下 ，若 为 比较器 ， 与 反 相器 Ｉ 、 ＮＶ， 它 ＮＶ．Ｉ 、
ＮＶ ＭＰ 、 ： Ｄ ０５ 则不 需 要 斜 率 补 偿 即 可 实 Ｉ 构 成 施 密 特 触 发器 ， ＭＰ ＜ ．， ） ’ 一 门 ～ 可 （） ４ 现 系统 稳 定 ； Ｄ＞ ．， 耍 获得 系 为 电流 源 。该 振 荡 器 电路需 要 一 个 若 ０５ 则 统 稳 定 ，补 偿 的斜 率 大 小 应 满 足 基 准 电压 信 号 Ｖ 来 设 定施 密特 触 发 器 的 上 、下 阀值 电 ，电流源 ＩＥ Ｒ Ｆ
筹 ，特 别是 １乜感 中的 纹 波 电流 成 ｒ
‘
到 Ｉ． 后 开 始 。－ 。设 ｔ ｎ ．，然 ． 卜降 ＝ Ｔ时
峰值电流控制模式Boost DC—DC变换器的斜坡补偿研究
峰值电流控制模式Boost DC—DC变换器的斜坡补偿研究作者：李璐来源：《电脑知识与技术》2017年第13期摘要：该文简要地介绍了峰值电流控制中斜坡补偿的基本原理以及优点，并对系统的稳定条件进行了分析，研究了斜坡补偿和系统稳定的关系，最后通过斜坡补偿设计解决了系统中出现的不稳定的因素。
关键词：峰值电流；斜坡补偿中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2017）13-0228-021概述DC-DC功率变换器有许多种控制模式，最常用的有电压控制和电流控制，电流模式具有补偿电路简单，动态响应快，增益带宽大，稳定性好等优点与电压控制模式相比。
在峰值电流控制的Boost电路中，由于采用了功率开关等非线性的器件，给系统带来了非线性现象，影响变换器的性能，所以我们引入斜坡补偿的手段来实现系统的稳定性控制。
2峰值电路控制的电路原理及优缺点图1为峰值电流控制的DC-DC Boost功率变换器的原理图，输出电压u0经过采样后与设定的参考电压u ref通过电压误差放大器比较，比较后得到的信号与整流后采样电压相乘，其乘积信号作为参考电流信号，将此电流信号与流过开关管的电感电流采样信号进行比较，将电流比较器的输出PWM波形作为驱动信号来控制开关管的开通和关断。
当电感电流i L的值达到参考电流的值之前，开关管S一直处于导通状态。
当电感电流达到参考电流之时，电流比较器就会输出关断信号，使开关S处于截止状态。
峰值电流模式与平均电流模式相比具有以下优点：闭环响应速度快，具有良好的线性调整率；控制环易于设计；对并联工作的多台电源能够实现自动均流；具有瞬时峰值的电流限流功能。
3系统稳定条件分析如图2可以看出，当占空比大于0.5时，后一个开关周期的电感电流扰动误差比前一个开关周期的扰动误差要大，电感电流误差信号是振荡发散的，系统处于不稳定状态。
接下来将以数学推导的方式得到系统不稳定的条件，根据峰值电流型DC-DC Boost变换器的工作原理，可以得到系统的微分方程：即占空比小于0.5时系统稳定，占空比大于0.5时系统不稳定。
峰值电流控制模式DC-DC BUCK 变换器的斜坡补偿研究
收稿日期：2019-03-24 作者简介：高鹏飞（1993-），男，陕西西安人，研究生，主要 研究方向为电力电子。
由图 1 可知，输出电压 Vo 经过采样电路后与误差 比较器中设定的参考电压 Vref 进行比较，比较后得到的 信号经过补偿网络得到控制信号 Vcp，Vcp 再和采样得到 流过功率开关管的信号 Vrs 一起送至 PWM 比较器，从 而产生使开关管 Q1 导通的驱动信号。
周期结束后，扰动量变为 α2δin ＞ 0。由此可知：
δinT=(-α)nδin
（3）
其中，α
=
D D′，δinT
是第
n
个周期的扰动量。
随着 n 的增加，如果扰动量最终下降为零，则系
统稳定，即当 D ＞ 0.5 时，α ＞ 1，系统不稳定；当 D
＜ 0.5 时，α ＜ 1，系统稳定。
扰动量的变化频率为开关频率的一半，这就是次
δ in+1 = αδ in ,α＞0, 且 α ＞1 δ in = −δ in+1, δ in+1 ＞ δ in
（2）
由式（2）可知，当占空比 D ＞ 0.5 时，如果以第
n 个周期为起点，给电感电流施加一个微扰动量 δin，
且 δin ＞ 0，则在该周期结束后，扰动被放大为 αδin；
在第（n+1）个周期开始时，扰动量为 δin+1=αδin，这个
Key words：peak current；subharmonic oscillation；slope compensation
0 引 言
DC-DC 功率变换器具有高效率、高功率密度及高 可靠性等优势，被广泛应用于各领域 [1]。DC-DC 变换 器的诸多控制方式中，最常用的控制方式有两种：电 压控制和电流控制。其中，电流控制又分为平均电流 控制、峰值电流控制及滞环电流控制。峰值电流控制 具有改善开关调节系统瞬态特性、限制功率管最大电 流值、改善开关调节系统稳定性、补偿电路简单及增 益带宽大等优点 [2]。但由于电路引入了功率开关管等 非线性的器件和反馈控制环节，影响了变换器的稳定 性能，本文将以人工斜坡补偿的方法来实现系统的稳 定性控制 [3]。
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。
一种DC-DC转换器中斜坡与反斜坡补偿电路的设计
出震荡。此时就需要斜坡补偿电路来消除这种放 大效应，维持这种电路架构的稳定性[2]。 在普通的斜坡补偿电路中，通常采用在峰值 流限处叠加斜坡信号来减小峰值电流，这样做显 然会影响电路的带负载能力，甚至在占空比较大 时无法向负载输出足够的电流。这就需要反斜坡 补偿电路将“损失”的带负载能力补偿回来。 本文首先从一般的分段线性补偿电路入手。 通过分析分段补偿对峰值电流的影响，进一步推 导和设计出一种反斜坡补偿电路，在不影响稳定 性的情况下，将下降的峰值电流补偿回来。
中图分类号： TN432 文献标识码： A 文章编号： 1004-3365(2014)03-xxxx-xx
Design of Slope and Antislope Compensation in DC-DC Buck Converter
WAN Chao, DAI Xinen, ZHANG Guojun
本文设计的电路是应用于一款 500KHz 的电 流模式 BUCK 型开关电源芯片。其等效电路框图 如图 1 所示。
Vin
I LIMIT 1 m (m2 m1 ) t 2
(1)
也就是说，普通的斜坡补偿是以降低电源的 驱动能力（ I LIMIT ）为代价提高电路稳定性的。占 空比超过 50%时，电流峰值会加速下降，下降到
[1] Abraham, I, Pressman. Switching Power Supply Design, Third Edition[M]. America:The McGraw-Hill Companies Inc., 1999. 101-102 [2] Karl, Edwards. Cancellation Of Slope Compensation On Current Limit[P]. US: US6498466 Effect [3]
峰值电流控制变换器斜坡补偿电路的优化设计
峰值电流控制变换器斜坡补偿电路的优化设计在现代电力电子领域，峰值电流控制变换器因其诸多优点而得到了广泛应用。
然而，在其工作过程中，存在着一些潜在的不稳定因素，其中一个关键问题就是需要进行斜坡补偿。
斜坡补偿电路的设计对于保证峰值电流控制变换器的稳定运行和性能优化至关重要。
本文将深入探讨峰值电流控制变换器斜坡补偿电路的优化设计，以满足日益复杂的电力电子应用需求。
一、峰值电流控制变换器的工作原理在深入研究斜坡补偿电路之前，我们首先需要了解峰值电流控制变换器的基本工作原理。
峰值电流控制模式是通过检测电感电流的峰值，并将其与控制信号进行比较来调节输出。
这种控制方式响应速度快，能够有效地提高系统的动态性能。
然而，峰值电流控制模式存在一个固有的问题，即在占空比大于 50%时，系统容易出现不稳定现象。
这是由于电感电流的峰值和平均值之间存在误差，导致控制环路的增益发生变化，从而影响系统的稳定性。
二、斜坡补偿的必要性为了解决峰值电流控制变换器在占空比大于 50%时的不稳定问题，引入斜坡补偿是必要的。
斜坡补偿的基本思想是在电感电流的检测信号上叠加一个适当的斜坡信号，以修正电感电流峰值和平均值之间的误差，从而保证系统在整个占空比范围内的稳定性。
如果没有斜坡补偿，当占空比增大时，电感电流的峰值和平均值之间的差异会逐渐增大，导致控制环路的增益不稳定，可能引发系统的振荡或不稳定运行。
因此，斜坡补偿对于维持峰值电流控制变换器的稳定工作具有重要意义。
三、常见的斜坡补偿电路类型在实际应用中，常见的斜坡补偿电路有多种类型。
其中，基于电阻电容（RC）网络的斜坡补偿电路是较为简单和常用的一种。
这种电路通过在检测电阻上并联一个 RC 网络，产生一个与电感电流斜率相反的斜坡信号，从而实现补偿。
另外，基于电流源的斜坡补偿电路也是一种有效的方式。
电流源通过对电容进行充电或放电，产生所需的斜坡信号。
这种电路具有较高的精度和稳定性，但设计相对复杂，成本也较高。
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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。
这时，对电感电流上升和下降两种情况列方程得：要想使系统稳定，则l必须满足-1<L<l<1，即系统能够保持稳定。
由公式(4)可以发现叠加一个正的斜坡信号(mc)到电感电流上相当于叠加一个负的斜坡信号(-mc)到Iref 上，即：在占空比D一定的情况下，若D<0.5，则不需要斜率补偿即可实现系统稳定；若D>0.5，则要获得系统稳定，补偿的斜率大小应满足：斜坡补偿电路的设计和实现斜坡补偿的实现可以通过对一个斜坡电流信号i_slope和电感电流采样信号i_sense求和，然后输入到一个I-V电路产生Vi，再和误差放大器的输出Vea进行比较以设定占空比，稳定输出电压。
采用恒定电流充放电型振荡器可以获得固定频率、固定占空比的时钟脉冲信号和斜率恒定的斜坡电压信号。
时钟脉冲信号用来设定电压变换器的工作频率和最大占空比，而且可以使控制电路有效地实现电流模式的逐个脉冲控制。
斜坡电压信号可以用来产生作为斜率补偿用的斜坡电流信号i_slope。
振荡器电路其中MP4~MP8、MN6~MN9为比较器，它与反相器INV1、INV2、INV4构成施密特触发器，MP3、MP2为电流源。
该振荡器电路需要一个基准电压信号VREF来设定施密特触发器的上、下阈值电压，电流源IREF用来产生对电容C进行充放电的恒定电流。
VREF和IREF均可由升压变换器系统内部的基准电压源和基准电流源提供。
斜坡补偿信号的产生振荡器中电容C上的电压虽然是斜坡信号，但是电压求和不如电流求和简单，所以采用一个V-I电路把斜坡电压转换成斜坡电流，这样更容易实现斜坡补偿。
具体实现电路如图3所示。
VL为施密特触发器的下阈值电压；VC为定时电容C两端的电压，VC≥VL。
MP11、MP12、MP15是一组电流大小相等的镜像电流源。
当VC=VL时，MN19、MN20、MN21的电流相等，即等于电流源的电流值。
当VC 增大，MP14上的电流减小， MP12上的一部分电流经过R4流向MP13。
MN21与MN20是电流镜结构，所以，MN21的电流减小。
这时，i_slope就等于流过R4的电流。
假设MP11、MP12、MP15完全匹配，MP13、MP14完全匹配，MP19、MP20、MP21完全匹配，ro为MP14的小信号输出电阻：在I1和C固定的情况下，改变R4的阻值大小即可调节i_slope的上升斜率。
为了保证升压变换器稳定工作，需要对电感电流叠加一定斜率的补偿信号，并且要满足式(8)的要求。
本电路的补偿方法是将i_slope和i_sense一起输入到一个求和电路进行叠加，所以i_slope斜率应满足：仿真结果与分析在0.8mm的BiCMOS工艺下，用Hspice对振荡器电路和斜坡补偿电路进行仿真。
振荡器时钟脉冲CLK输出波形、斜坡电压信号VC波形以及斜坡补偿信号i_slope输出波形，其中VDDA 为3V，VSSA为0V，IREF为0.5mA，VREF为1.24V，由此得到振荡器的频率为622kHz。
结语本文通过分析峰值电流模式升压DC-DC变换器中斜坡补偿原理，提出了一种简单实用的斜坡补偿电路。
仿真结果表明,只要合理调节V-I电路中的电阻R4的值，就能够得到保证系统稳定的斜坡补偿量。
■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固定频率、峰值电流模式升压DC-DC变换器控制电路如图1所示。
图1中，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。
图1 固定频率、峰值电流模式升压DC-DC变换器控制电路从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，可以有如下关系式：和 (1)对上面的两个式子求解，可得：(2)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：(3)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。
这时，对电感电流上升和下降两种情况列方程得：(4)(5)联立公式(4)和(5)，并且忽略in的高阶项，可得到：(6)其中：Mc=mc/(Vin/L)是归一化的补偿斜率。
显然，这时l可以表示为：(7)要想使系统稳定，则l必须满足-1<l<1。
由式(7)可知，l显然小于1。
对于临界状态l=-1，Dc=(Mc+0.5)/(Mc+1)，当Dc<(Mc+0.5)/(Mc+1)时，-1<l<1，即系统能够保持稳定。
由公式(4)可以发现叠加一个正的斜坡信号(mc)到电感电流上相当于叠加一个负的斜坡信号(-mc)到Iref上，即：在占空比D一定的情况下，若D<0.5，则不需要斜率补偿即可实现系统稳定；若D>0.5，则要获得系统稳定，补偿的斜率大小应满足：(8)斜坡补偿电路的设计和实现斜坡补偿的实现可以通过对一个斜坡电流信号i_slope和电感电流采样信号i_sense求和，然后输入到一个I-V电路产生Vi，再和误差放大器的输出Vea进行比较以设定占空比，稳定输出电压。
采用恒定电流充放电型振荡器可以获得固定频率、固定占空比的时钟脉冲信号和斜率恒定的斜坡电压信号。
时钟脉冲信号用来设定电压变换器的工作频率和最大占空比，而且可以使控制电路有效地实现电流模式的逐个脉冲控制。
斜坡电压信号可以用来产生作为斜率补偿用的斜坡电流信号i_slope。
振荡器电路图2为恒定电流充放电振荡器结构图。
其中MP4~MP8、MN6~MN9为比较器，它与反相器INV1、INV2、INV4构成施密特触发器，MP3、MP2为电流源。
该振荡器电路需要一个基准电压信号VREF来设定施密特触发器的上、下阈值电压，电流源IREF用来产生对电容C进行充放电的恒定电流。
VREF和IREF均可由升压变换器系统内部的基准电压源和基准电流源提供。
图2 恒定电流充放电振荡器结构图振荡器频率为：(9)其中： (10)(11)设定I1和I2的比值便可确定输出脉冲波的占空比，即占空比为：(12)电容C两端的电压VC的上升斜率为：(13)可见，只要I1、C固定，则VC的上升斜率就是恒定的。
斜坡补偿信号的产生振荡器中电容C上的电压虽然是斜坡信号，但是电压求和不如电流求和简单，所以采用一个V-I电路把斜坡电压转换成斜坡电流，这样更容易实现斜坡补偿。
具体实现电路如图3所示。
图3产生斜坡电流信号的V-I电路VL为施密特触发器的下阈值电压；VC为定时电容C两端的电压，VC≥VL。
MP11、MP12、MP15是一组电流大小相等的镜像电流源。
当VC=VL时，MN19、MN20、MN21的电流相等，即等于电流源的电流值。
当VC增大，MP14上的电流减小， MP12上的一部分电流经过R4流向MP13。
MN21与MN20是电流镜结构，所以，MN21的电流减小。
这时，i_slope就等于流过R4的电流。
图4 振荡器输出的脉冲波和斜坡电压以及斜坡补偿信号假设MP11、MP12、MP15完全匹配，MP13、MP14完全匹配，MP19、MP20、MP21完全匹配，ro 为MP14的小信号输出电阻，则对图3进行小信号分析可以得出：i_slope=Gmvc (14)其中：,(15)联立式(13)和(15)可得i_slope的上升斜率为：(16)从式(16)可以看出，在I1和C固定的情况下，改变R4的阻值大小即可调节i_slope的上升斜率。