一種基于cot控制模式的失調(diào)電壓消除電路的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明屬于電子電路技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于COT控制模式的失調(diào)電壓消除電路。本發(fā)明采用了一種片內(nèi)補(bǔ)償技術(shù)，通過(guò)對(duì)SW的電位信息進(jìn)行濾波處理得到包含直流信息與電感電流信息的鋸齒波，利用電路獲取其直流分量。然后利用減法電路做差提取其交流分量，即得到所需的與電感電流同向的紋波信息。然后再通過(guò)紋波迭加電路將其與反饋信號(hào)VFB相加，從而保證相位滯后的輸出電容紋波弱于補(bǔ)償后的紋波，保證實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定工作；同時(shí)避免了不同應(yīng)用下傳統(tǒng)的片外紋波補(bǔ)償電路的參數(shù)需重復(fù)設(shè)計(jì)，增大了電路的適用范圍。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
-種基于COT控制模式的失調(diào)電壓消除電路
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于電子電路技術(shù)領(lǐng)域，設(shè)及一種基于COT控制模式的失調(diào)電壓消除電路。
【背景技術(shù)】
[0002] 相對(duì)于傳統(tǒng)電壓?？刂苹蛘唠娏髂？刂品绞絹?lái)講，基于輸出紋波的控制系統(tǒng)具有 更加快速的瞬態(tài)響應(yīng)特性W及控制環(huán)路簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，尤其是基于恒定導(dǎo)通時(shí)間的紋波控制 方式在自適應(yīng)恒頻特性上的潛力而備受關(guān)注。
[0003] 然而，恒定導(dǎo)通控制模式中，反饋電壓vra通過(guò)不斷觸發(fā)谷值限（參考電平化ef)來(lái) 觸發(fā)Ton計(jì)時(shí)。反饋電壓VFB的直流電平同參考電壓化ef之間存在一定的失調(diào)電壓A V，運(yùn)個(gè) 失調(diào)量是由系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)帶來(lái)的系統(tǒng)失調(diào)。從而引起實(shí)際輸出電壓值與理想設(shè)定值間存在 偏差，降低了系統(tǒng)整體調(diào)整精確性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的，就是針對(duì)目前COT控制系統(tǒng)所帶來(lái)的穩(wěn)定性及調(diào)整精確性的 問(wèn)題，提供一種COT輸出電壓失調(diào)的動(dòng)態(tài)消除電路。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案是:如圖1所示，一種基于COT控制模式的失調(diào)電壓消除電路，包 括上功率管、下功率管、電感L、電壓采樣電路、單次計(jì)時(shí)器、RS觸發(fā)器、驅(qū)動(dòng)模塊、分壓器、直 流分量模塊、紋波采樣電路、電容Css、第一邏輯運(yùn)算模塊、第二邏輯運(yùn)算模塊、第一比較器 和電流源;其中，驅(qū)動(dòng)模塊的輸出端分別接上功率管的柵極和下功率管的柵極;上功率管的 漏極接電源，下功率管的源極接地，上功率管的源極和下功率管的漏極連接為BUCK變換器 的輸出端，上功率管源極和下功率管漏極的連接點(diǎn)通過(guò)電感L后接電壓采樣電路;紋波采樣 電路的輸入端接BUCK變換器的輸出端;直流分量模塊的輸入端通接紋波采樣電路的輸出 端;直流分量模塊的輸出端分別接分壓器的輸入端和第一邏輯運(yùn)算模塊的第一輸入端，第 一邏輯運(yùn)算模塊的第二個(gè)輸入端接紋波采樣電路的輸出端，第一邏輯運(yùn)算模塊的第=輸入 端接失調(diào)電壓;第一邏輯運(yùn)算模塊的輸出端接第二邏輯運(yùn)算模塊的一個(gè)輸入端，第二邏輯 運(yùn)算模塊的另一個(gè)輸入端接電壓采樣電路的輸出端;第二邏輯運(yùn)算模塊的輸出端接第一比 較器的正輸入端;第一比較器的負(fù)輸入端分別接基準(zhǔn)電壓和電流源的輸出；電流源的輸出 還通過(guò)電容Css后接地;第一比較器的輸出端接RS觸發(fā)器的S輸入端;分壓器的輸出端接單 次計(jì)時(shí)器的一個(gè)輸入端，單次計(jì)時(shí)器的另一個(gè)輸入端接RS觸發(fā)器的輸出端，單次計(jì)時(shí)器的 輸出端接RS觸發(fā)器的踐俞入端;RS觸發(fā)器的輸出端接驅(qū)動(dòng)模塊的輸入端；
[0006] 所述紋波采樣電路包括第一電阻Rl、第二電阻R2、第S電阻R3、第四電阻R4、第五 電阻R5、第六電阻R6、第屯電阻R7、第八電阻R8、第一電容CU第二電容C2、第=電容C3、第四 電容C4、運(yùn)算放大器和跨導(dǎo)放大器;紋波采樣電路的輸入端依次通過(guò)第一電阻RU第二電阻 R2、第四電阻R4和第五電阻R5后接運(yùn)算放大器的正向輸入端;第一電阻Rl和第二電阻R2的 連接點(diǎn)通過(guò)第一電容Cl后接地；第二電阻R2和第四電阻R4的連接點(diǎn)通過(guò)第S電阻R3后接 地;第四電阻R4和第五電阻R5的連接點(diǎn)通過(guò)第二電容C2后接地;第五電阻R5和運(yùn)算放大器 正向輸入端的連接點(diǎn)通過(guò)第=電容C3后接地;運(yùn)算放大器的負(fù)向輸入端與運(yùn)算放大器的輸 出端互連，依次通過(guò)第六電阻R6和第屯電阻R7后接地;紋波采樣電路的輸入端依次通過(guò)第 一電阻Rl和第二電阻R2后接跨導(dǎo)放大器的一個(gè)輸入端，跨導(dǎo)放大器的另一個(gè)輸入端依次通 過(guò)第八電阻R8和第六電阻R6后接運(yùn)算放大器的輸出端，跨導(dǎo)放大器的輸出端為紋波采樣電 路的輸出端。
[0007] 上述方案中，第一邏輯運(yùn)算模塊為加減運(yùn)算器，具體為VDG+Va。與Vdg作差，再與失調(diào) 電壓A V疊加，第二邏輯運(yùn)算模塊為加法器。
[0008] 本發(fā)明的有益效果為，克服傳統(tǒng)恒定導(dǎo)通控制模式中，由于系統(tǒng)失調(diào)帶來(lái)的調(diào)整 精確性的問(wèn)題，提高了系統(tǒng)的輸出電壓調(diào)整精度。
【附圖說(shuō)明】
[0009] 圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)環(huán)路架構(gòu)圖；
[0010] 圖2為紋波采樣電路等效架構(gòu)圖；
[0011] 圖3為紋波采樣波形示意圖；
[001^ 圖4為Vfb直流分量補(bǔ)償波形示意圖；
[0013] 圖5為電容充電的零狀態(tài)響應(yīng)波形示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014] 下面結(jié)合附圖，詳細(xì)描述本發(fā)明的技術(shù)方案：
[0015] 本發(fā)明整個(gè)系統(tǒng)的控制環(huán)路等效架構(gòu)框圖可如圖1所示，SW為系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)輸出節(jié) 點(diǎn)，輸出VOUT經(jīng)電阻Rfl、Rf2的分壓得到反饋電壓VFB。本發(fā)明采用了一種片內(nèi)補(bǔ)償技術(shù)，通 過(guò)對(duì)SW的電位信息進(jìn)行濾波處理得到包含直流信息與電感電流信息的銀齒波，利用電路 獲取其直流分量。然后利用減法電路做差提取其交流分量，即得到所需的與電感電流同向 的紋波信息。然后再通過(guò)紋波迭加電路將其與反饋信號(hào)VFB相加，從而保證相位滯后的輸出 電容紋波弱于補(bǔ)償后的紋波，保證實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定工作；同時(shí)避免了不同應(yīng)用下傳統(tǒng)的片 外紋波補(bǔ)償電路的參數(shù)需重復(fù)設(shè)計(jì)，增大了電路的適用范圍。此外，失調(diào)電壓A V補(bǔ)償模塊， 可W根據(jù)系統(tǒng)的工作狀態(tài)，動(dòng)態(tài)設(shè)定A V的大小，從而消除紋波補(bǔ)償電路對(duì)輸出穩(wěn)定電壓產(chǎn) 生的偏差，從而動(dòng)態(tài)消除系統(tǒng)直流失調(diào)，提局系統(tǒng)調(diào)整精度。
[0016] 本發(fā)明的紋波產(chǎn)生電路原理圖如圖2所示，紋波采樣電路首先通過(guò)RC_Filter將SW 信號(hào)一階濾波分壓，從而將開(kāi)關(guān)結(jié)點(diǎn)SW處的方波信號(hào)轉(zhuǎn)換成S角波信號(hào)，構(gòu)建包含具有與 電感電流紋波同向的VSW_F 1，因此VSW_F 1中同時(shí)包含交流與直流分量。隨后再利用兩階濾 波分壓，濾除VSW_F1中的交流信息，獲得與SW直流量成比例的信息，而SW的直流值即是系統(tǒng) 輸出電壓V0UT，貝阿W得到與Vout成比例且較為穩(wěn)定的VSW_F3，通過(guò)單位增益負(fù)反饋連接 形式的運(yùn)放opW及R8、C4構(gòu)成的RC濾波器(用于濾除高頻毛刺)得到VSW_DC。分壓電阻R6、R7 的左右是用來(lái)產(chǎn)生失調(diào)電壓A V，于是有：
[0017]
[001 引
[0019] 最后通過(guò)電壓電流轉(zhuǎn)換器對(duì)VSW_DC和VSW_F1做差，得到包含紋波信息的電流 IOUT，送至紋波疊加模塊。可W計(jì)算得到：
[0020] IouT=Gm ?(VsW-FrVsW-DC)+Ib
[0021] 其中，電流IB用于后級(jí)疊加電路保證VFB和VRef上疊加相同的直流電平，代入VSW_ DC和VSW_F1可W得到：
[0022]
[0023]
[0024] 上式中AI用于vra直流電平補(bǔ)償，W保證輸出的精確性。由公式看出可W通過(guò)改 變V-I轉(zhuǎn)換器的跨導(dǎo)Gm的大小來(lái)改變所產(chǎn)生的紋波電流大小。最終將得到的包含有電感電 流信息的紋波電流疊加至反饋信號(hào)￥!^上。其中，A 1用于￥!^直流電平補(bǔ)償，^保證輸出的 精確性。紋波采樣電路的波形如圖3所示。圖2中由電阻Rl~R5、電容Cl~C3構(gòu)成的=階濾波 網(wǎng)絡(luò)，由分析可得=個(gè)濾波頻率點(diǎn)分別是
。通過(guò)選取合適 的參數(shù)即可得到斜率、幅度滿(mǎn)足要求的=角波VSW_F1。
[0025] 圖4(a)為VFB直流分量補(bǔ)償波形示意圖，反饋電壓VFB的直流電平同參考電壓化ef 之間存在一定的失調(diào)電壓A V，該A V的大小與上補(bǔ)償紋波大小相關(guān)，紋波越小，失調(diào)越 小，將該A V用A Vl表示。如圖4(b)所示，如果在VFB上預(yù)先疊加一個(gè)失調(diào)電壓A V，再用運(yùn)個(gè) 疊加后的值送入HVM比較器同化ef做比較，那么實(shí)際VFB的直流電平會(huì)與化ef重合，相當(dāng)于 系統(tǒng)失調(diào)A V被消除掉了，將該A V用A V2表示。圖4(c)展示了未經(jīng)過(guò)紋波補(bǔ)償?shù)膶?shí)際￥!^的 波形，采用運(yùn)種方法可W提高系統(tǒng)輸出電壓的錯(cuò)位精度。通過(guò)計(jì)算可W得到：
[0026]
[0027]
[0028] 因此，只要能夠?qū) Vl與A V2設(shè)置得精確相等，就能完全消除系統(tǒng)的失調(diào)量A V。
[0029] 圖5為電容充電的零狀態(tài)響應(yīng)波形示意圖，通過(guò)該圖的表達(dá)式：
[0030]
[0031] 可W推算
出圖2中紋波采樣電路一階濾波點(diǎn)隨時(shí)間的電壓表達(dá)式：
[0032]
[0033]
[0034]
[0035]
[0036]
[0037]
[00；3 引
[0039]
[0040] 對(duì)于確定的系統(tǒng)，上式中占空比D和系統(tǒng)頻率fsw都是確定的，只要設(shè)置適當(dāng)?shù)臅r(shí)間 常數(shù)T，即電容、電阻的大小，就能使上式成立，精確消除系統(tǒng)的失調(diào)量A V。
[0041] 本發(fā)明的有益效果是提供一種失調(diào)消除的方法，來(lái)克服傳統(tǒng)恒定導(dǎo)通控制模式 中，由于系統(tǒng)失調(diào)帶來(lái)的系統(tǒng)穩(wěn)定性等問(wèn)題，提高了系統(tǒng)的輸出電壓錯(cuò)位精度。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于COT控制模式的失調(diào)電壓消除電路，包括上功率管、下功率管、電感L、電壓 采樣電路、單次計(jì)時(shí)器、RS觸發(fā)器、驅(qū)動(dòng)模塊、分壓器、直流分量模塊、紋波采樣電路、電容 Css、第一邏輯運(yùn)算模塊、第二邏輯運(yùn)算模塊、第一比較器和電流源;其中，驅(qū)動(dòng)模塊的輸出 端分別接上功率管的柵極和下功率管的柵極;上功率管的漏極接電源，下功率管的源極接 地，上功率管的源極和下功率管的漏極連接為BUCK變換器的輸出端，上功率管源極和下功 率管漏極的連接點(diǎn)通過(guò)電感L后接電壓采樣電路;紋波采樣電路的輸入端接BUCK變換器的 輸出端;直流分量模塊的輸入端通接紋波采樣電路的輸出端;直流分量模塊的輸出端分別 接分壓器的輸入端和第一邏輯運(yùn)算模塊的第一輸入端，第一邏輯運(yùn)算模塊的第二個(gè)輸入端 接紋波采樣電路的輸出端，第一邏輯運(yùn)算模塊的第三輸入端接失調(diào)電壓;第一邏輯運(yùn)算模 塊的輸出端接第二邏輯運(yùn)算模塊的一個(gè)輸入端，第二邏輯運(yùn)算模塊的另一個(gè)輸入端接電壓 采樣電路的輸出端;第二邏輯運(yùn)算模塊的輸出端接第一比較器的正輸入端;第一比較器的 負(fù)輸入端分別接基準(zhǔn)電壓和電流源的輸出；電流源的輸出還通過(guò)電容Css后接地;第一比較 器的輸出端接RS觸發(fā)器的S輸入端;分壓器的輸出端接單次計(jì)時(shí)器的一個(gè)輸入端，單次計(jì)時(shí) 器的另一個(gè)輸入端接RS觸發(fā)器的輸出端，單次計(jì)時(shí)器的輸出端接RS觸發(fā)器的R輸入端;RS觸 發(fā)器的輸出端接驅(qū)動(dòng)模塊的輸入端； 所述紋波采樣電路包括第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4、第五電阻 R5、第六電阻R6、第七電阻R7、第八電阻R8、第一電容C1、第二電容C2、第三電容C3、第四電容 C4、運(yùn)算放大器和跨導(dǎo)放大器;紋波采樣電路的輸入端依次通過(guò)第一電阻R1、第二電阻R2、 第四電阻R4和第五電阻R5后接運(yùn)算放大器的正向輸入端;第一電阻R1和第二電阻R2的連接 點(diǎn)通過(guò)第一電容C1后接地;第二電阻R2和第四電阻R4的連接點(diǎn)通過(guò)第三電阻R3后接地;第 四電阻R4和第五電阻R5的連接點(diǎn)通過(guò)第二電容C2后接地;第五電阻R5和運(yùn)算放大器正向輸 入端的連接點(diǎn)通過(guò)第三電容C3后接地;運(yùn)算放大器的負(fù)向輸入端與運(yùn)算放大器的輸出端互 連，依次通過(guò)第六電阻R6和第七電阻R7后接地;紋波采樣電路的輸入端依次通過(guò)第一電阻 R1和第二電阻R2后接跨導(dǎo)放大器的一個(gè)輸入端，跨導(dǎo)放大器的另一個(gè)輸入端依次通過(guò)第八 電阻R8和第六電阻R6后接運(yùn)算放大器的輸出端，跨導(dǎo)放大器的輸出端為紋波采樣電路的輸 出端。
【文檔編號(hào)】H02M3/158GK105978337SQ201610455492
【公開(kāi)日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年6月22日
【發(fā)明人】周澤坤, 徐俊, 馮捷斐, 李天生, 石躍, 王卓, 張波
【申請(qǐng)人】電子科技大學(xué)