一种用于斜坡补偿的振荡器设计

： 收 稿 日 期 ２ ０ ０ ８ － １ １ － ０ ４ ： ＿ 犈 犿 犪 犻 犾 ｆ １ ２ ６ １ ６ ３ ． ｃ ｏ ｍ ＠
万方数据 犕 犻 犮 狉 狅 狀 犪 狀 狅 犲 犾 犲 犮 狋 狉 狅 狀 犻 犮 犜 犲 犮 犺 狀 狅 犾 狅 Ｖ ｏ ｌ ． ４ ６ Ｎ ｏ ． ５ 犪 ２ ０ ０ ９ ３ １ ４ 犕 犵 狔 狔
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斜 坡 补 偿 的 原 理 １
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图 给 出 了 一 个 电 流 模 降 压 型 ／ １ Ｐ Ｗ Ｍ Ｄ Ｃ Ｄ Ｃ 变 换 器 ， 主 要 包 括 振 荡 器 、 电 流 感 应 模 块 、 误 差 放 ［ ］ ３ － ４ 比 较 器 等 模 块 开 关 变 换 器 引 入 峰 值 电 、 。 大 器 ， 流 控 制 模 式 后 会 出 现 一 种 不 稳 定 的 现 象 称 之 为 次 。 如 图 所 示 ， 实 线 表 示 电 感 电 流 信 号 ， 谐 波 振 荡 ２ 虚 线 表 示 扰 动 信 号 当 占 空 比 时 扰 动 信 。 ， 犇 ０ ． ５ ＜ 图 无 斜 坡 补 偿 的 情 况 ２ ， ； ， 系 统 是 趋 于 稳 定 的 当 时 号 逐 渐 变 小 犇 ０ ． ５ ＞ Ｆ ｉ ． ２ Ｗ ｉ ｔ ｈ ｏ ｕ ｔ ｓ ｌ ｏ ｅ ｃ ｏ ｍ ｅ ｎ ｓ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｇ ｐ ｐ 如 果 不 采 取 斜 坡 补 偿 图 所 示 的 电 路 会 出 现 次 谐 ， １ 。 次 谐 波 振 荡 主 要 表 现 为 ： 当 时 ，渐 波 振 荡 犇 ０ ． ５ ＞ ， 。 变 小 系 统 趋 于 稳 定 图 中 的 表 示 加 入 补 ３ 犿 ｃ ， 如 果 在 第 个 周 期 的 起 始 点 电 感 电 流 有 一 个 偿 狀 犐 Ｌ 示 电 感 电 流 增 加 的 斜 率 ； ； 后 斜 波 的 斜 率 犿 １表 （ ） ， ， 在 这 个 周 期 结 束 后 这 个 扰 动 犿 扰 动 量 犐 狀 ０ Δ ＞ 。 表 示 电 感 电 流 减 小 的 斜 率 对 于 降 压 型 电 路 有 ２ （ ） ， ； （ ） 并 且 在 第 个 量 被 放 大 为 犪 犐 狀 犪 狀 ＋ １ １ Δ ＞ 犞 － 犞 犞 ｉ ｏ犿 ｏ （ ） 犿 ＝ ＝ － １ １ ２ 扰 动 量 为 那 么 在 ， （ ） （ ） ， 周 期 开 始 犐 狀 ＋ １ ＝ 犐 狀 Δ α Δ 犔， 犔 （ ） ， 第 个 周 期 结 束 后 扰 动 量 被 放 大 为 狀 ＋ １ １ （ ） 犿 犿 ２ ＞ ｃ ２ ２ ２ （ ） ， ， ， 因 为 造 成 扰 动 量 不 断 增 加 所 以 犪 犐 狀 犪 １ Δ ＞ ［ ］ ５ － ６ 这 样 才 可 以 保 证 系 统 的 稳 定 对 于 振 荡 器 产 生 的 斜 。 。 系 统 是 不 稳 定 的 示 斜 波 的 最 大 电 压 表 示 斜 波 的 ， ， 波 而 言 犞 犞 Ｈ表 Ｌ 最 小 电 压 ， ， 表 示 斜 波 的 振 荡 周 期 则 犜 犞 － 犞 Ｈ Ｌ （ ） 犿 ＝ ３ ｃ 犜 通 过 设 置 和 以 及 斜 波 的 振 荡 频 率 就 可 以 确 定 犞 犞 Ｈ Ｌ 希 望 得 到 的 斜 波 斜 率 ， 。 从 而 完 成 斜 坡 补 偿 设 计
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为 了 解 决 这 个 问 题 ， 在 峰 值 电 流 模 控 制 的 ／ ， 变 换 器 中 加 入 了 斜 坡 补 偿 电 路 波 形 如 图 Ｄ Ｃ Ｄ Ｃ 所 示 很 明 显 加 入 斜 坡 补 偿 以 后 电 流 扰 动 逐 。 ， ， ３
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时 钟 振 荡 器 和 斜 波 发 生 器
电 感 感 应 信 号
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图 电 流 模 式 的 开 关 电 源 １ Ｆ ｉ ． １ Ｃ ｕ ｒ ｒ ｅ ｎ ｔ ｍ ｏ ｄ ｅ ｓ ｗ ｉ ｔ ｃ ｈ ｉ ｎ ｃ ｏ ｎ ｖ ｅ ｒ ｔ ｅ ｒ ｇ ｇ
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： 犃 犫 狊 狋 狉 犪 犮 狋 Ｔ ｈ ｅ ｓ ｕ ｂ ｈ ａ ｒ ｍ ｏ ｎ ｉ ｃ ｏ ｓ ｃ ｉ ｌ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｓ ａ ｒ ｏ ｂ ｌ ｅ ｍ ｆ ｏ ｒ ｃ ｕ ｒ ｒ ｅ ｎ ｔ ｍ ｏ ｄ ｅ ｓ ｗ ｉ ｔ ｃ ｈ ｉ ｎ ｃ ｏ ｎ ｖ ｅ ｒ ｔ ｅ ｒ ｓ ｗ ｉ ｔ ｈ ｐ ｇ ， ｔ ｈ ｅ ｄ ｕ ｔ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ 犇 ｌ ａ ｒ ｅ ｒ ｔ ｈ ａ ｎ ０ ． ５ ｓ ｏ ｔ ｈ ｅ ｓ ｌ ｏ ｅ ｃ ｏ ｍ ｅ ｎ ｓ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｓ ｎ ｅ ｅ ｄ ｅ ｄ ． Ｔ ｈ ｅ ｒ ｉ ｎ ｃ ｉ ｌ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｓ ｌ ｏ ｅ ｙ ｇ ｐ ｐ ｐ ｐ ｐ ／ ｃ ｏ ｍ ｅ ｎ ｓ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｅ ａ ｋ ｃ ｕ ｒ ｒ ｅ ｎ ｔ ｍ ｏ ｄ ｅ Ｄ Ｃ Ｄ Ｃ ｃ ｏ ｎ ｖ ｅ ｒ ｔ ｅ ｒ ｗ ａ ｓ ａ ｎ ａ ｌ ｚ ｅ ｄ ． Ａ ｎ ｏ ｓ ｃ ｉ ｌ ｌ ａ ｔ ｏ ｒ ｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｉ ｔ ｗ ａ ｓ ｐ ｐ ｙ ， ｒ ｅ ｓ ｅ ｎ ｔ ｅ ｄ ｗ ｈ ｉ ｃ ｈ ｗ ａ ｓ ｕ ｓ ｅ ｄ ｆ ｏ ｒ ｓ ｌ ｏ ｅ ｃ ｏ ｍ ｅ ｎ ｓ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ． Ｔ ｈ ｅ ｒ ａ ｍ ｗ ａ ｖ ｅ ｗ ａ ｓ ｅ ｎ ｅ ｒ ａ ｔ ｅ ｄ ｂ ｃ ｈ ａ ｒ ｉ ｎ ｐ ｐ ｐ ｐ ｇ ｙ ｇ ｇ ／ ｏ ｒ ｄ ｉ ｓ ｃ ｈ ａ ｒ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｃ ａ ａ ｃ ｉ ｔ ｏ ｒ ａ ｎ ｄ ｕ ｓ ｅ ｄ ｆ ｏ ｒ ｃ ｏ ｍ ｅ ｎ ｓ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ Ｄ Ｃ Ｄ Ｃ ． Ｔ ｈ ｅ ｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｉ ｔ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ０ ． ３ ５ ｍ ｇ ｇ ｐ ｐ μ Ｃ Ｍ Ｏ Ｓ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｗ ａ ｓ ｄ ｅ ｓ ｉ ｎ ｅ ｄ ａ ｎ ｄ ｓ ｉ ｍ ｕ ｌ ａ ｔ ｅ ｄ ｂ ｕ ｓ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｔ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｃ ａ ｄ ｅ ｎ ｃ ｅ ． Ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｈ ｏ ｗ ｓ ｇ ｙ ｇ ｙ ｇ ｔ ｈ ｅ ｏ ｓ ｃ ｉ ｌ ｌ ａ ｔ ｉ ｎ ｆ ｒ ｅ ｕ ｅ ｎ ｃ ｉ ｓ ｓ ｔ ａ ｂ ｌ ｅ ｗ ｉ ｔ ｈ ｔ ｈ ｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｓ ｕ ｌ ｖ ｏ ｌ ｔ ａ ｅ ａ ｎ ｄ ｔ ｅ ｍ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ． Ｔ ｈ ｅ ｇ ｑ ｙ ｇ ｐ ｐ ｙ ｇ ｐ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｆ ｒ ｅ ｕ ｅ ｎ ｃ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｏ ｓ ｃ ｉ ｌ ｌ ａ ｔ ｏ ｒ ｉ ｓ １ Ｍ Ｈ ｚ ． ｙ ｐ ｑ ｙ ： ； ； （ ） ； ； ／ 犓 犲 狑 狅 狉 犱 狊 ｕ ｌ ｓ ｅ ｗ ｉ ｄ ｔ ｈ ｍ ｏ ｄ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｓ ｃ ｉ ｌ ｌ ａ ｔ ｏ ｒ ｓ ｌ ｏ ｅ ｃ ｏ ｍ ｅ ｎ ｓ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｐ Ｗ Ｍ ｄ ｕ ｔ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ Ｄ Ｃ ｐ ｐ ｐ ｙ 狔 Ｄ Ｃ ｃ ｏ ｎ ｖ ｅ ｒ ｔ ｅ ｒ ： 犈 犈 犃 犆 犆 ２ ５ ７ ０ Ｄ 模 式 控 制 这 种 单 环 的 控 制 方 式 具 有 更 强 的 负 载 调 整 引 言 ０ 。 ， 除 此 之 外 电 流 模 式 控 制 特 性 和 抗 输 入 扰 动 能 力 ／ 、 转 换 器 还 具 有 动 态 响 应 快 调 整 性 能 目 前 开 关 电 源 因 为 具 有 体 积 小 重 量 轻 效 的 ， 、 、 Ｄ Ｃ Ｄ Ｃ 、 ， 易 于 实 现 限 流 和 过 流 保 护 等 优 点 因 此 得 到 越 、 、 ， 、 率 高 精 度 高 集 成 度 高 等 优 势 已 在 通 讯 电 子 好 ［ ］ １ － ２ 越 广 泛 的 应 用 。 、 消 费 类 电 子 产 品 等 领 域 得 到 了 广 泛 应 用 。来 计 算 机 但 是 电 流 模 式 的 控 制 方 式 也 有 缺 点 ， 即 当 电 流 开 关 电 源 从 控 制 方 式 上 分 为 电 压 模 式 控 制 和 电 流 模 时 存 在 不 稳 定 的 现 象 ， ， 馈 环 在 占 空 比 大 于 其 中 电 流 模 式 控 制 属 于 双 环 控 制 比 电 压 反 ， ， 式 控 制 ５ ０ ％
： 樊 磊 等 一 种 用 于 斜 坡 补 偿 的 振 荡 器 设 计
， 主 要 表 现 在 扰 动 信 号 产 生 的 误 差 被 逐 渐 放 大 将 导 、 电 源 的 抗 干 扰 性 能 差 等 问 题 。 为 了 解 致 系 统 失 控 就 必 须 在 电 流 控 制 模 式 的 电 ， ／ 决 这 个 问 题 Ｄ Ｃ Ｄ Ｃ 斜 坡 补 偿 中 最 重 要 的 就 是 。 路 中 引 入 斜 坡 补 偿 技 术 振 荡 器 的 设 计 ， 本 文 在 斜 坡 补 偿 原 理 的 基 础 上 ， 提 。 出 了 一 种 受 电 压 和 温 度 影 响 较 小 的 振 荡 器 的 设 计
与 微 电 子 器 件 技 术
Microelectronic Device & Technology
一种用于斜坡补偿的振荡器设计
南 开 大 学微 电 子 研 究 所 天 津 （ ， ） ３ ０ ０ ４ ５ ７ 摘 要 ： 电 流 控 制 模 式 的 开 关 电 源 变 换 器 在 占 空 比 时 ， 存 在 次 谐 波 振 荡 问 题 ， 因 此 必 须 进 犇 ０ ． ５ ＞ 在 分 析 了 峰 值 电 流 模 式 的 转 换 器 中 斜 坡 补 偿 原 理 的 基 础 上 介 绍 了 一 种 用 行 斜 坡 补 偿 。 ／ ， Ｄ Ｃ Ｄ Ｃ ， ， 于 斜 坡 补 偿 的 振 荡 电 路 该 振 荡 电 路 主 要 是 通 过 对 电 容 充 放 电 的 控 制 产 生 所 需 要 的 斜 波 从 而 应 补 偿 电 路 基 于 工 艺 设 计 并 在 下 对 电 路 进 行 整 体 仿 真 ／ 。 ， 。 用 于 Ｄ Ｃ Ｄ Ｃ ０ ． ３ ５ ｍ Ｃ Ｍ Ｏ Ｓ Ｃ ａ ｄ ｅ ｎ ｃ ｅ μ ， 。 结 果 表 明 该 电 路 能 在 较 大 电 源 电 压 及 温 度 范 围 内 正 常 工 作 能 够 提 供 的 振 荡 信 号 １ Ｍ Ｈ ｚ 关 键 词 振 荡 器 斜 坡 补 偿 脉 宽 调 制 占 空 比 转 换 器 ： ； ； ； ； ／ Ｄ Ｃ Ｄ Ｃ 中 图 分 类 号 ： 文 献 标 识 码 ： 文 章 编 号 ： （ ） Ｔ Ｎ ４ ３ ２ Ａ １ ６ ７ １ － ４ ７ ７ ６ ２ ０ ０ ９ ０ ５ － ０ ３ １ ４ － ０ ５
樊 磊 戴 宇 杰 张 小 兴 吕 英 杰 ， ， ，
犇 犲 狊 犻 狀 狅 犳 犪 狀 犗 狊 犮 犻 犾 犾 犪 狋 狅 狉 犆 犻 狉 犮 狌 犻 狋 犳 狅 狉 犵 犛 犾 狅 犲 犆 狅 犿 犲 狀 狊 犪 狋 犻 狅 狀 狆 狆
（ ， ， ， ） 犐 狀 狊 狋 犻 狋 狌 狋 犲 狅 犕 犻 犮 狉 狅 犲 犾 犲 犮 狋 狉 狅 狀 犻 犮 狊 犖 犪 狀 犽 犪 犻 犝 狀 犻 狏 犲 狉 狊 犻 狋 犜 犻 犪 狀 犻 狀 ３ ０ ０ ４ ５ ７ 犆 犺 犻 狀 犪 犳 狔 犼