斜率補償電路的製作方法
2024-03-08 00:22:15
專利名稱：斜率補償電路的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及電學領域，更具體地說，涉及一種斜率補償電路。
背景技術：
PWM(Pulse Width Modulation，電流型脈寬調製)控制器是在普通電壓反饋PWM 控制環內部增加了電流反饋的控制環節，因此除了具有電壓型PWM控制器的功能之外，還 具有檢測開關電流或電感電流，實現電壓電流的雙環控制的功能。電流型PWM控制器包括 兩個控制閉合環路第一閉合迴路和第二閉合迴路。其中第一閉合迴路是輸出電壓反饋誤 差第一放大器A，用於與基準電壓比較後產生誤差電壓，它連接PWM第一比較器Cl的輸入端 子IN1，第一比較器的輸出OUTl與功率第一開關管的柵極或功率三級管的基極連接，然後 經由第一變壓器輸出Vout ；第二閉合迴路是第一變壓器初級(電感)中電流Il在採樣用第 一電阻Rs上產生的電壓Vf與誤差第一放大器輸出誤差電壓Ve的輸出。與第一比較器Cl 的輸入進行比較，產生調製脈衝的脈寬，使得峰值電感電流對誤差信號起著實際控制作用。經過研究發現，當佔空比小於50%時，擾動電流引起的電流誤差會變小，而當佔空 比大於50%時，擾動電流引起的電流誤差會變大。所以，尖峰電流模式控制在佔空比大於 50%時，經過一個周期會將擾動信號擴大，從而造成工作不穩定，這時需給PWM的第一比較 器加斜率補償以穩定電路。加了斜率補償後，即使佔空比小於50%，電路性能也能得到改 善。但是，斜率補償要求產生穩定、精準、受電源電壓噪聲影響小的斜坡電流，而一般簡單的 電路很難滿足要求，能達到該要求的電路又較為複雜，可能引起新的不穩定因素。
實用新型內容本實用新型所要解決的技術問題是針對現有技術的缺陷，提出一種斜率補償電 路，用以輸出穩定、精準、受電源電壓噪聲影響小的電流。為了解決上述技術問題，本實用新型提供了一種斜率補償電路，應用於電流型脈 寬調製控制器的斜率補償，包括產生與電源電壓無關的電流的第一模塊電路，所述第一模塊電路具有第一支路和 第二支路；第一 MOS管，所述第一 MOS管的柵極連接輸入電壓，源極與所述第一模塊電路連 接；以二極體形式連接的第二 MOS管，所述第二 MOS管的源極與所述第一模塊電路連 接，柵極和漏極與所述第一 MOS管的漏極連接；第一電阻，所述第一電阻的第一端接地，第二端與所述第一 MOS管的漏極、所述第 二 MOS管的柵極和漏極連接；濾波電容，所述濾波電容的一端連接電源電壓，另一端與所述第一模塊電路的第 二支路連接；產生偏置電流的第二模塊電路，所述第二模塊電路連接所述電源電壓和固定偏置電源；第三MOS管，所述第三MOS管的柵極與所述固定偏置電源連接，源極連接所述電源 電壓，漏極與所述第一模塊電路的第一支路連接；包括第四MOS管和第五MOS管的第三模塊電路，所述第四MOS管的柵極與所述第 一模塊電路的第二支路連接，源極連接電源電壓，漏極與所述第五MOS管的源極連接；所述 第五MOS管的柵極與所述第二模塊電路連接，漏極連接輸出電壓。進一步的，所述第一模塊電路包括P溝道MOS管MP6和MP7、NPN型三極體Ql和 Q2、以及第二電阻；所述MP7和Ql均是以二極體形式連接，所述MP6和Ql形成所述第一支 路，所述MP7、Q2和第二電阻形成所述第二支路；所述MP6的源極連接電源電壓，柵極與所述MP7的柵極連接，漏極與所述Ql的集 電極連接；所述MP7的源極連接電源電壓，漏極與所述第二電阻的第一端連接；所述Ql的基極與所述Q2的基極連接，發射極與所述第一 MOS管的源極連接；所述Q2的集電極與所述第二電阻的第二端連接，發射極與所述第二MOS管的源極 連接。進一步的，所述第一模塊電路包括P溝道MOS管MP6和MP7、N溝道MOS管Q3和 Q4、以及第二電阻；所述MP7和Q3均是以二極體形式連接，所述MP6和Q3形成所述第一支 路，所述MP7、Q4和第二電阻形成所述第二支路；所述MP6的源極連接電源電壓，柵極與所述MP7的柵極連接，漏極與所述Q3的漏 極連接；所述MP7的源極連接電源電壓，漏極與所述第二電阻的第一端連接；所述Q3的柵極與所述Q4的柵極連接，源極與所述第一 MOS管的源極連接；所述Q4的漏極與所述第二電阻的第二端連接，源極與所述第二 MOS管的源極連接。進一步的，所述濾波電容的另一端具體與所述第二電阻的第二端連接；所述第三 MOS管的漏極具體與所述MP6的漏極連接；所述第四MOS管的柵極具體與所述第二電阻的
第一端連接。進一步的，所述第二模塊電路包括P溝道MOS管MP8、MP9、MPlO和N溝道MOS管 MNlU MNl2 ；所述MP9、MP10、MNll均是以二極體形式連接；所述MP8的柵極連接所述固定偏置電源，源極連接所述電源電壓，漏極與所述 MNll的漏極和柵極連接；所述MP9的柵極和漏極與所述MPlO的源極連接，源極連接所述電源電壓；所述MPlO的柵極和漏極與所述麗12的漏極連接；所述麗11的源極與所述麗12的源極連接並接地。本實用新型提供的斜率補償電路能夠產生不受電源電壓影響的、且隨輸入電壓正 比變化的輸出電流。在實際使用中，輸入端子的輸入電壓如果為斜坡電壓，輸出端子就能輸 出隨輸入電壓波形變化的穩定、精準、受電源電壓噪聲影響小的斜坡電流，而且電路設計簡 單易實現。[0031]
圖1為本實用新型提供斜率補償電路一實施例的結構示意圖；圖2為本實用新型提供斜率補償電路另一實施例的結構示意圖。
具體實施方式
本實用新型提供的是應用於電流峰值模式直流-直流轉換器的斜率補償電路， 其核心思想包括產生與電源電壓無關的電流的第一模塊電路，第一模塊電路具有第一支 路和第二支路；第一 MOS 管(Metal-Oxide-kmiconductor Field-Effect-Transistor，金 屬-氧化物-半導體型場效應管)，第一 MOS管的柵極連接輸入電壓，源極與第一模塊電路 連接；以二極體形式連接的第二 MOS管，第二 MOS管的源極與第一模塊電路連接，柵極和漏 極與第一 MOS管的漏極連接；第一電阻，第一電阻的第一端接地，第二端與第一 MOS管的漏 極、第二 MOS管的柵極和漏極連接；濾波電容，濾波電容的一端連接電源電壓，另一端與第 一模塊電路的第二支路連接；產生偏置電流的第二模塊電路，第二模塊電路連接電源電壓 和固定偏置電源；第三MOS管，第三MOS管的柵極與固定偏置電源連接，源極連接電源電壓， 漏極與第一模塊電路的第一支路連接；包括第四MOS管和第五MOS管的第三模塊電路，第四 MOS管的柵極與第一模塊電路的第二支路連接，源極連接電源電壓，漏極與第五MOS管的源 極連接；第五MOS管的柵極與第二模塊電路連接，漏極連接輸出電壓。本實用新型提供的斜率補償電路能夠產生不受電源電壓影響的、且隨輸入電壓正 比變化的輸出電流。在實際使用中，輸入端子的輸入電壓如果為斜坡電壓，輸出端子就能輸 出隨輸入電壓波形變化的穩定、精準、受電源電壓噪聲影響小的斜坡電流，而且電路設計簡 單易實現。
以下結合附圖及優選實施方式對本實用新型技術方案進行詳細說明。圖1為本實用新型提供斜率補償電路一實施例的結構示意圖。如圖1所示，該斜 率補償電路包括第一模塊電路、第一 MOS管MPl、第二 MOS管MP2、第一電阻Rl、濾波電容 C、第二模塊電路、第三MOS管MP3、以及包括第四MOS管MP4和第五MOS管MP5的第三模塊 電路。其中，MP2是以二極體形式連接的。所謂以二極體形式連接是指漏極與柵極連接在 一起、或集電極與基極連接在一起，以二極體形式連接的器件的功能等同於二極體。第一模塊電路包括P溝道MOS管MP6和MP7、NPN型三極體Ql和Q2以及第二電 阻R2。其中MP7和Ql均是以二極體形式連接，MP6和Ql形成第一支路，MP7、Q2和R2形成 第二支路。第二模塊電路包括P溝道MOS管MP8、MP9、MP10和N溝道MOS管MN11、MN12。其 中MP9、MP10、麗11均是以二極體形式連接。如圖1所示，MPl的柵極連接輸入電壓，即MPl的柵極連接輸入端子IN。MPl的源 極與Ql的發射極連接，MPl的漏極與MP2的柵極和漏極連接，並且與Rl的第二端連接，Rl 的第一端接地。MP2的源極與Q2的發射極連接。MPl的作用是實現將輸入電壓的信號轉換 到第一模塊電路中與電源電壓無關的支路電流信號；MP2的作用是實現MPl控制級電壓變 化差值的補償、溫度補償以及負反饋作用，保證MPl和MP2的源極到漏極的壓降相等，保證 第一電路模塊兩個支路的電流相等。Rl的作用是將輸入電壓全部降落在Rl上，則Rl上的 電流就與輸入電壓成正比，從而實現線性變換。[0040]MP3的柵極與固定偏置電源VBl連接，MP3的源極連接電源電壓，MP3的漏極與MP6 的漏極連接。MP3的作用是用於啟動第一模塊電路，為了防止第一模塊電路在上電後進入 鎖定狀態，電路無法正常工作，MP3在上電時給第一模塊電路的第一支路注入或拉出一股電 流，迫使第一模塊電路進入正常工作狀態。在第一模塊電路中，MP6和MP7的源極都連接電源電壓，MP6的柵極與MP7的柵極 連接，MP6的漏極與Ql的集電極連接，MP7的漏極與R2的第一端連接，R2的第二端與Q2的 集電極連接。Ql的基極與Q2的基極連接，Ql的發射極與MPl的源極連接，Q2的發射極與 MP2的源極連接。該第一模塊電路是用於產生與電源電壓無關的電流的偏置電路。濾波電容C的一端連接電源電壓，另一端與R2的第二端連接。C的作用是濾波。在第二模塊電路中，MP8和MP9的源極都連接電源電壓，MP8的柵極連接固定偏置 電源VB1，MP8的漏極與麗11的漏極和柵極連接，MP9的柵極和漏極與MPlO的源極連接， MPlO的柵極和漏極與麗12的漏極連接。麗11的源極與麗12的源極連接並接地。第二模 塊電路通過將流過麗11的電流所產生的壓降施加到麗12的控制級-柵極上，將麗11的漏 極電流複製到麗12的漏極上，該電流流過兩個串聯的以二級管形式連接的MP9和MP10，產 生的壓降施加到第三模塊電路的輸出管MP5的控制級-柵極。第二模塊電路的作用是偏置 輸出MP4的控制，使得輸出鏡像電流受負載和電源電壓的影響降低。在第三模塊電路中，MP4的柵極與R2的第一端連接，MP4的源極連接電源電壓，MP4 的漏極與MP5的源極連接，MP5的柵極與第二模塊電路的MPlO的柵極連接，MP5的漏極連接 輸出電壓，即MP5的漏極連接輸出端子OUT。第三模塊電路通過第一模塊電路的第二支路上 二極體連接的電晶體的壓降控制第三模塊電路中電晶體控制級的方式，將第一模塊電路的 第二支路的電流複製到一個或多個電晶體，作為補償電流或其他用途的隨輸入電壓變化的 電流輸出。本實施例提供的斜率補償電路的工作原理是電路上電後，作為啟動管的MP3向 第一模塊電路注入電流，節點netl電壓上升，Ql導通，電路開始工作；電路正常工作時，輸 入端子IN的輸入電壓上升時，節點net4的電壓跟隨輸入電壓的上升而上升，這使得節點 net3電壓跟隨節點net4的電壓上升，所以第二支路的電流12增大，由於MP6和MP7的鏡 像關係，促使第一支路和第二支路的電流相等，即Il = 12，12增大，使得11+12增大，所以 節點net4的電壓上升，節點net5的電壓也上升。由於MOS管的對稱性，輸入端子IN的電 壓等於節點net5的電壓，因此，當輸入端子IN的電壓變化時，節點net5的電壓就跟隨著變 化，保持VIN = Vnet5，所以Rl上的電流13 = VIN/R1 ；而又因為12 = II，所以12 = VIN/ (2*R1)；第二支路的電流12通過電流鏡的鏡像作用將第二支路的電流12鏡像到電流輸出 支流MP4和MP5上，該輸出電流不受電源電壓影響、隨輸入電壓正比變化。圖2為本實用新型提供斜率補償電路另一實施例的結構示意圖。圖2所示的實施 例與圖1所示的實施例的區別僅在於第一模塊電路，在圖2所示的實施例中，NPN型三極體 Ql和Q2被替換為N溝道MOS管Q3和Q4。具體地說，本實施例中第一模塊電路包括P溝道MOS管MP6和MP7、N溝道MOS管 Q3和Q4、以及第二電阻R2。其中，MP7和Q3均是以二極體形式連接，MP6和Q3形成第一支 路，所述MP7、Q4和第二電阻形成第二支路。MP6和MP7的源極都連接電源電壓，MP6的柵極與MP7的柵極連接，MP6的漏極與Q3的漏極連接，MP7的漏極與R2的第一端連接，R2的第二端與Q4的漏極連接。Q3的柵極 與Q4的柵極連接，Q3的源極與MPl的源極連接，Q4的源極與MP2的源極連接。該第一模塊 電路是用於產生與電源電壓無關的電流的偏置電路。除了第一模塊電路之外，本實施例的其他器件的結構和功能與圖1所示的實施例 相同。最後，需要注意的是以上列舉的僅是本實用新型的具體實施例子，當然本領域的 技術人員可以對本實用新型進行改動和變型，倘若這些修改和變型屬於本實用新型權利要 求及其等同技術的範圍之內，均應認為是本實用新型的保護範圍。
權利要求1.一種斜率補償電路，應用於電流型脈寬調製控制器的斜率補償，其特徵在於，包括 產生與電源電壓無關的電流的第一模塊電路，所述第一模塊電路具有第一支路和第二支路；第一 MOS管，所述第一 MOS管的柵極連接輸入電壓，源極與所述第一模塊電路連接； 以二極體形式連接的第二 MOS管，所述第二 MOS管的源極與所述第一模塊電路連接，柵 極和漏極與所述第一 MOS管的漏極連接；第一電阻，所述第一電阻的第一端接地，第二端與所述第一 MOS管的漏極、所述第二 MOS管的柵極和漏極連接；濾波電容，所述濾波電容的一端連接電源電壓，另一端與所述第一模塊電路的第二支 路連接；產生偏置電流的第二模塊電路，所述第二模塊電路連接所述電源電壓和固定偏置電源；第三MOS管，所述第三MOS管的柵極與所述固定偏置電源連接，源極連接所述電源電 壓，漏極與所述第一模塊電路的第一支路連接；包括第四MOS管和第五MOS管的第三模塊電路，所述第四MOS管的柵極與所述第一模 塊電路的第二支路連接，源極連接電源電壓，漏極與所述第五MOS管的源極連接；所述第五 MOS管的柵極與所述第二模塊電路連接，漏極連接輸出電壓。
2.根據權利要求1所述的斜率補償電路，其特徵在於，所述第一模塊電路包括P溝道 MOS管MP6和MP7、NPN型三極體Ql和Q2、以及第二電阻；所述MP7和Ql均是以二極體形式 連接，所述MP6和Ql形成所述第一支路，所述MP7、Q2和第二電阻形成所述第二支路；所述MP6的源極連接電源電壓，柵極與所述MP7的柵極連接，漏極與所述Ql的集電極 連接；所述MP7的源極連接電源電壓，漏極與所述第二電阻的第一端連接；所述Ql的基極與所述Q2的基極連接，發射極與所述第一 MOS管的源極連接；所述Q2的集電極與所述第二電阻的第二端連接，發射極與所述第二 MOS管的源極連接。
3.根據權利要求1所述的斜率補償電路，其特徵在於，所述第一模塊電路包括P溝道 MOS管MP6和MP7、N溝道MOS管Q3和Q4、以及第二電阻；所述MP7和Q3均是以二極體形式 連接，所述MP6和Q3形成所述第一支路，所述MP7、Q4和第二電阻形成所述第二支路；所述MP6的源極連接電源電壓，柵極與所述MP7的柵極連接，漏極與所述Q3的漏極連接；所述MP7的源極連接電源電壓，漏極與所述第二電阻的第一端連接； 所述Q3的柵極與所述Q4的柵極連接，源極與所述第一 MOS管的源極連接； 所述Q4的漏極與所述第二電阻的第二端連接，源極與所述第二 MOS管的源極連接。
4.根據權利要求2或3所述的斜率補償電路，其特徵在於 所述濾波電容的另一端具體與所述第二電阻的第二端連接； 所述第三MOS管的漏極具體與所述MP6的漏極連接；所述第四MOS管的柵極具體與所述第二電阻的第一端連接。
5.根據權利要求1或2或3所述的斜率補償電路，其特徵在於，所述第二模塊電路包括P 溝道 MOS 管 MP8、MP9、MP10 和 N 溝道 MOS 管 MN11、MN12 ；所述 MP9、MP10、MNll 均是以 二極體形式連接；所述MP8的柵極連接所述固定偏置電源，源極連接所述電源電壓，漏極與所述麗11的 漏極和柵極連接；所述MP9的柵極和漏極與所述MPlO的源極連接，源極連接所述電源電壓； 所述MPlO的柵極和漏極與所述MN12的漏極連接； 所述麗11的源極與所述麗12的源極連接並接地。
專利摘要本實用新型公開了一種斜率補償電路，應用於電流型脈寬調製控制器的斜率補償，包括產生與電源電壓無關的電流的第一模塊電路，所述第一模塊電路具有第一支路和第二支路；第一MOS管，所述第一MOS管的柵極連接輸入電壓，源極與所述第一模塊電路連接；以二極體形式連接的第二MOS管；第一電阻；濾波電容，所述濾波電容的一端連接電源電壓，另一端與所述第一模塊電路的第二支路連接；產生偏置電流的第二模塊電路；第三MOS管；包括第四MOS管和第五MOS管的第三模塊電路。本實用新型提供的斜率補償電路能夠產生不受電源電壓影響的、且隨輸入電壓正比變化的輸出電流。
文檔編號H03K7/08GK201910775SQ20102067868
公開日2011年7月27日 申請日期2010年12月17日 優先權日2010年12月17日
發明者張祥禎, 徐東明, 趙新毅, 馬彪 申請人:西安深亞電子有限公司