專利名稱：用于消除電流模dc-dc變換器中斜坡補償溫度影響的電路結構的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種DC-DC變換器中的電路結構，尤其是一種用于消除電流模 DC-DC變換器中斜坡補償溫度影響的電路結構，屬于DC-DC變換器的技術領域。
背景技術：
DC-DC變換器根據所采用的反饋方式可以分為電壓模和電流模兩種類型。其中， 電壓反饋控制是開關電源最基本的一種控制技術，屬于單環反饋控制方式。電壓反饋控制只通過一個電壓反饋信號實現整個電路的負反饋，整個控制電路中只有一個反饋環路，是一種單環控制系統。電流控制可以分為平均電流和峰值電流反饋控制，由于平均電流反饋控制電流放大器在開關頻率處的增益有最大限制，而且雙閉環放大器帶寬、增益等參數設計調試復雜，因此在實際中很少采用。通常所說的電流反饋控制都是指峰值電流反饋控制。 在峰值電流反饋控制模式的開關電源中，當占空比大于50%時，會出現輸出振蕩，因此需要對采樣的電流進行補償；斜坡補償電路可以保證電感平均電流不隨輸入電壓以及導通時間的變化而變化。如圖1所示為目前常用帶斜坡補償的峰值電流反饋控制結構框圖。圖1中，PMOS 管Sl表示主功率開關，NMOS管m表示同步整流開關，Vi為輸入電壓，FB表示輸出電壓Vout 反饋信號的輸入端，電流檢測模塊1用于對濾波電感L的電流進行采樣，并以電壓的形式作為斜坡補償電路的一個輸入，振蕩器3 —方面產生PWM控制器5的時鐘信號，振蕩器3通過 RS觸發器4與PWM控制器5相連，用于開啟功率開關管，另一方面提供用于斜坡補償的鋸齒波信號；誤差放大器7 WVbkef表示帶隙參考電壓輸入端，加法器2將電流檢測1、振蕩器3 中產生的斜坡補償電壓及直流電壓VD。的輸入累加后作為斜坡補償輸入到PWM比較器6的反相端。系統的工作原理為在正常工作期間，振蕩器3產生的時鐘信號在每個周期中都出觸發RS觸發器，將主功率開關Sl開啟，電源Vi通過主開關向外部濾波電感L輸出電流；在此期間，電流檢測模塊1對電感電流采樣，并輸入到PWM比較器6中。一旦電感電流達到峰值門限，PWM比較器輸出信號將PWM控制器5復位，關斷主功率開關管Si。誤差放大器7將反饋電壓與內部帶隙基準源產生的基準電壓進行比較后輸出誤差信號，所述誤差信號用于設定電感峰值電流門限。當負載增加時，則會導致反饋電壓信號FB偏低，從而使得誤差放大器7的輸出變高，峰值電流門限隨之提高，直至平均電感電流與新的負載電流匹配，反之亦然。當主功率開關管Sl關斷時，同步整流開關管m便會進行續流。但是，現有的斜坡補償結構中會隨溫度的變化而變化，當斜坡補償隨溫度變化后， 會導致DC-DC變換器帶載能力下降，峰值電流增加，同時會增加DC-DC變換器的使用成本。
發明內容本實用新型的目的是克服現有技術中存在的不足，提供一種用于消除電流模 DC-DC變換器中斜坡補償溫度影響的電路結構，其結構簡單，能提高輸出帶負載能力，降低使用成本，安全可靠。按照本實用新型提供的技術方案，所述用于消除電流模DC-DC變換器中斜坡補償溫度影響的電路結構，包括運算放大器，所述運算放大器的輸出端與第五MOS管的柵極端相連，第五MOS管的源極端與運算放大器的反相端相連后通過第四電阻接地 ’第五MOS管的漏極端與第一 MOS管的漏極端、第一 MOS管的柵極端及第二 MOS管的柵極端相連，第二 MOS管的柵極端與第一 MOS管的柵極端相連，第二 MOS管的源極端與第一 MOS管的源極端、 第一三極管的集電極相連；第二 MOS管的漏極端分別與第一三極管的基極、第二三極管的基極及第五電阻相連，第五電阻對應于與第二 MOS管相連的另一端接地；第一三極管的發射極通過第六電阻接地；第二三極管的發射極通過第一電阻接地；第二三極管的集電極分別與第三MOS管的漏極端、第三MOS管的柵極端及第四MOS管的柵極端相連，第三MOS管的柵極端與第四MOS管的柵極端相連，第三MOS管的源極端與第二 MOS管的源極端相連，并分別與第四MOS管及第六MOS管的源極端相連；第四MOS管的漏極端通過第二電阻接地，第六 MOS管的漏極端通過第三電阻接地，第六MOS管的柵極端與第四MOS管的柵極端相連。所述運算放大器的同相端為參考電壓Vkef的輸入端。所述第一 MOS管、第二 MOS 管、第三MOS管、第四MOS管、第五MOS管及第六MOS管均為P型MOS管。所述第一 MOS管與第二 MOS管形成第一鏡像源；第一 MOS管與第二 MOS管導電溝道的寬長比相同。所述第三MOS管、第四MOS管及第六MOS管形成第二鏡像源；第三MOS管、第四MOS 管及第六MOS管導電溝道的寬長比為1 K2 K4。所述第一電阻、第二電阻、第三電阻、第四電阻、第五電阻及第六電阻為相同溫度系數的電阻。所述第二電阻與第三電阻的阻值相同。本實用新型的優點第一 MOS管與第二 MOS管形成第一鏡像源，第三MOS管、第四 MOS管及第六MOS管形成第二鏡像源；運算放大器形成電壓跟隨器，通過第一鏡像源后通過第一三極管產生峰值門限電壓Vclamp;并通過第二三極管與第二鏡像源后分別得到斜坡補償電壓Vslope及直流電壓VDC，按照實際相應電阻的溫度系數，調節相應的比例后，能夠確保電感電流不隨溫度的變化而變化，確保采用峰值斜坡補償控制不隨溫度的變化而變化，確保DC-DC變換器的帶載能力，結構簡單，降低了 DC-DC變換器的使用成本，安全可靠。
圖1為現有電流模DC-DC變換器的結構框圖。圖2為本實用新型的電路原理圖。附圖標記說明1-電流檢測模塊、2-加法器、3-振蕩器、4-RS除法器、5-PWM控制器、6-PWM比較器、7-誤差放大器、8-運算放大器、9-第一鏡像源及10-第二鏡像源。
具體實施方式
下面結合具體附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。如圖2所示為了消除電流模DC-DC變換器中斜坡補償溫度影響，提高DC-DC變換器帶負載能力，降低DC-DC變換器的使用成本，本實用新型包括運算放大器8，所述運算放大器8的輸出端與第五MOS管M5的柵極端相連，第五MOS管M5的源極端與運算放大器8的
4反相端相連后通過第四電阻R4接地。運算放大器8的同相端為參考電壓Vkef的輸入端，運算放大器8形成的反相端與第五MOS管M5的源極端相連后形成電壓跟隨器。當運算放大器8的輸出電壓使第五MOS管M5導通后，參考電壓VREF在通過第四電阻R4形成電流11。 電流Il可以表示為/1 = ^(1)
R4第五MOS管M5的漏極端與第一 MOS管Ml的漏極端、第一 MOS管Ml的柵極端及第二 MOS管M2的漏極端相連，第二 MOS管M2的柵極端與第一 MOS管Ml的柵極端相連，第一 MOS管Ml的源極端與第二 MOS管M2的源極端相連，第一 MOS管Ml與第二 MOS管M2均為P 型MOS管。第一 MOS管Ml與第二 MOS管M2間形成第一鏡像源9，且第一 MOS管Ml與第二 MOS管M2間相應導電溝道寬長比相同，也即第一 MOS管Ml與第二 MOS管M2的漏極電流相同。經過第一 MOS管Ml與第二 MOS管M2鏡像后，在第二 MOS管M2的漏極端得到電流II， 電流11經過第五電阻R5產生分壓后，在第二 MOS管M2的漏極端得到電壓Vl，電壓Vl可以表示為V1 = ^*R5(2)
R4其中，第四電阻R4與第五電阻R5為相同溫度系數的電阻；令H = ^，得到
R4Vl = kl*VKEF (3)第二 MOS管M2的源極端與第一三極管Ql的集電極相連；第二 MOS管M2的漏極端分別與第一三極管Ql的基極、第二三極管Q2的基極及第五電阻R5相連，第五電阻R5對應于與第二 MOS管M2相連的另一端接地；第一三極管Ql的發射極通過第六電阻R6接地；第二三極管Q2的發射極通過第一電阻Rl接地；第二三極管Q2的集電極分別與第三MOS管 M3的漏極端、第三MOS管M3的柵極端及第四MOS管M4的柵極端相連，第三MOS管M3的柵極端與第四MOS管M4的柵極端相連，第三MOS管M3的源極端與第二 MOS管M2的源極端相連，并分別與第四MOS管M4及第六MOS管M6的源極端相連；第四MOS管M4的漏極端通過第二電阻R2接地，第六MOS管M6的漏極端通過第三電阻R3接地，第六MOS管M6的柵極端與第四MOS管M4的柵極端相連。第三MOS管M3、第四MOS管M4及第六MOS管M6均為P型 MOS管；且第三MOS管M3、第四MOS管M4及第六MOS管M6形成第二鏡像源10，且第三MOS 管M3、第三MOS管M4及第六MOS管M6相應導電溝道的寬長比為1 K2 K4。第一 MOS 管Ml、第一 MOS管M2、第三MOS管M3、第四MOS管M4及第六MOS管M6的源極端對應相連后與相應的偏置電源相連。電壓Vl經過第一三極管Ql的BE結(基極與發射極)壓降后，在第六電阻R6上形成電壓Vclamp，且電壓Vclamp (為峰值門限電壓)可以表示為Vclamp = VI-Vbe = k I^Veef-Vbe (4)同時，電壓Vl經過第二三極管Q2的BE結壓降后，在第一電阻Rl上產生電壓V2， 電壓V2經過第一電阻Rl后形成電流12，所述電流12可以表示為
—1 TO kl* vREF-yBE 所述電流12也即第三MOS管M3的漏極端電流，由于第三MOS管M3、第四MOS管M4及第六MOS管M6間形成第二鏡像源10，且相應導電溝道的寬長比為1 K2 K4，從而能夠得到第四MOS管M4及第六MOS管M6相應的漏極電流。第四MOS管M4漏極端的電流為Islope,電流Islope可以表示為Islope = k2*I2(6)則電流Islope通過第二電阻R2后產生的電壓Vslope，即為斜坡補償電壓Vslope 表示為
權利要求1.一種用于消除電流模DC-DC變換器中斜坡補償溫度影響的電路結構，其特征是包括運算放大器(8)，所述運算放大器(8)的輸出端與第五MOS管(M5)的柵極端相連，第五 MOS管(M5)的源極端與運算放大器⑶的反相端相連后通過第四電阻(R4)接地；第五MOS 管(M5)的漏極端與第一 MOS管(Ml)的漏極端、第一 MOS管(Ml)的柵極端及第二 MOS管 (M2)的柵極端相連，第二 MOS管(M2)的柵極端與第一 MOS管(Ml)的柵極端相連，第二 MOS 管(M2)的源極端與第一MOS管(Ml)的源極端、第一三極管Oil)的集電極相連；第二MOS管 (M2)的漏極端分別與第一三極管Oil)的基極、第二三極管的基極及第五電阻(R5)相連，第五電阻(R5)對應于與第二 MOS管(M2)相連的另一端接地；第一三極管Oil)的發射極通過第六電阻(R6)接地；第二三極管⑴幻的發射極通過第一電阻(Rl)接地；第二三極管0^2)的集電極分別與第三MOS管(M3)的漏極端、第三MOS管(M3)的柵極端及第四MOS 管(M4)的柵極端相連，第三MOS管(M3)的柵極端與第四MOS管(M4)的柵極端相連，第三 MOS管(M3)的源極端與第二 MOS管(M2)的源極端相連，并分別與第四MOS管(M4)及第六 MOS管(M6)的源極端相連；第四MOS管(M4)的漏極端通過第二電阻(R2)接地，第六MOS管 (M6)的漏極端通過第三電阻(R3)接地，第六MOS管(M6)的柵極端與第四MOS管(M4)的柵極端相連。
2.根據權利要求1所述用于消除電流模DC-DC變換器中斜坡補償溫度影響的電路結構，其特征是所述運算放大器(8)的同相端為參考電壓VREF的輸入端。
3.根據權利要求1所述用于消除電流模DC-DC變換器中斜坡補償溫度影響的電路結構，其特征是所述第一 MOS管(Ml)、第二 MOS管(M2)、第三MOS管(M2)、第四MOS管(M4)、 第五MOS管(]\β)及第六MOS管(Μ6)均為P型MOS管。
4.根據權利要求1所述用于消除電流模DC-DC變換器中斜坡補償溫度影響的電路結構，其特征是所述第一 MOS管(Ml)與第二 MOS管(M2)形成第一鏡像源(9)；第一 MOS管 (Ml)與第二 MOS管(M2)導電溝道的寬長比相同。
5.根據權利要求1所述用于消除電流模DC-DC變換器中斜坡補償溫度影響的電路結構，其特征是所述第三MOS管(Μ； )、第四MOS管(M4)及第六MOS管(M6)形成第二鏡像源(10)；第三MOS管(M3)、第四MOS管(M4)及第六MOS管(M6)導電溝道的寬長比為 1 K2 K40
6.根據權利要求1所述用于消除電流模DC-DC變換器中斜坡補償溫度影響的電路結構，其特征是所述第一電阻(Rl)、第二電阻(R2)、第三電阻(R3)、第四電阻(R4)、第五電阻 (R5)及第六電阻(R6)為相同溫度系數的電阻。
7.根據權利要求6所述用于消除電流模DC-DC變換器中斜坡補償溫度影響的電路結構，其特征是所述第二電阻(R2)與第三電阻(R3)的阻值相同。
專利摘要本實用新型涉及一種用于消除電流模DC-DC變換器中斜坡補償溫度影響的電路結構，其運算放大器的輸出端與第五MOS管的柵極端相連，第五MOS管的源極端通過第四電阻接地；第五MOS管的漏極端與第一MOS管的漏極端、第一MOS管及第二MOS管的柵極端相連；第二MOS管的漏極端分別與第一三極管的基極、第二三極管的基極相連；第一三極管的發射極通過第六電阻接地；第二三極管的發射極通過第一電阻接地；第二三極管的集電極分別與第三MOS管的漏極端、第三MOS管的柵極端及第四MOS管的柵極端相連，第三MOS管的柵極端與第四MOS管的柵極端相連；第四MOS管的漏極端通過第二電阻接地，第六MOS管的漏極端通過第三電阻接地。本實用新型能提高輸出帶負載能力，降低使用成本，安全可靠。
文檔編號H02M1/32GK202197212SQ20112016997
公開日2012年4月18日 申請日期2011年5月25日 優先權日2011年5月25日
發明者朱波 申請人:無錫新硅微電子有限公司