一种斜坡补偿电路及dc-dc转换装置的制造方法
一种斜坡补偿电路及dc-dc转换装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及开关电源技术领域，特别设及一种斜坡补偿电路及DC-DC转换装置。
【背景技术】
[000引在峰值电流模式的DC-DC变换器中，当调制脉冲的占空比D大于50%时，需要对 采样到的电感电流进行斜坡补偿W避免产生次谐波振荡。斜坡补偿需要满足的条件是： f兩 <1。其中，孤为电感电流的下降斜率，巧为电感电流的上升斜率，巧为补偿斜 件^_ + L 坡的斜率，游。随着占空比的增大而增大。为了保证在所有占空比的情况下电源系统都能稳 定工作，常设置>-/化-,。 C2j
[0003] 斜坡补偿的实质就是在电感电流上叠加一个上升的斜坡，该斜坡可W通过振荡器 产生。振荡器产生的斜坡和电感电流输出的都是电压，基于电压的求和非常复杂，电流求和 非常简单。因此，现有技术是通过V-I转换电路将斜坡信号和电感电流信号转换为电流信 号，再对两个电流信号求和。如图1所不，斜坡信号化amp和电感电流信号Vsense分别经 过一个V-I转换电路转换为对应的电流信号后，经过电阻Rf即可转换为电压信号Vf。
[0004] 请一并参阅图2,V-I转换电路中设置R1 =R2 =Rf，则电路中Vf=Vsense+ 化amp,即可达到斜坡补偿的目的。但是V-I转换电路的结构复杂，采用该电路结构实现斜 坡补偿需要分别设置两个V-I转换电路，一个转换电感电流信号Vsense, -个转换斜坡信 号化amp,该样会增加功耗和巧片面积。
[0005] 有鉴于此，本发明提供一种斜坡补偿电路及DC-DC转换装置。
【发明内容】
[0006] 鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种斜坡补偿电路及 DC-DC转换装置，W解决现有斜坡补偿电路结构复杂、会增加功耗和巧片面积的问题。
[0007] 为了达到上述目的，本发明采取了W下技术方案： 一种斜坡补偿电路，其包括；复制单元、斜坡产生单元和控制单元； 所述复制单元将输入的固定电流复制并传输给斜坡产生单元；斜坡产生单元在每个时 钟周期开始时，根据所述固定电流产生对应的斜坡电压，将所述斜坡电压叠加在输入的电 流采样信号之上获得斜坡信号；控制单元在每个时钟周期开始之前控制斜坡产生单元进行 复位。
[0008] 所述的斜坡补偿电路中，所述复制单元包括第一电流镜和第二电流镜，所述第一 电流镜将固定电流复制后传输给第二电流镜进行再次复制，第二电流镜输出复制后的电流 给斜坡产生单元。
[0009] 所述的斜坡补偿电路中，所述第一电流镜包括第一M0S管、第二M0S管、第SM0S 管和第四M0S管；所述第二电流镜包括第五M0S管、第六M0S管、第^;：M0S管和第八M0S管； 所述第一MOS管的栅极连接第一MOS管的漏极、第二MOS管的源极和第SMOS管的栅极，第 一M0S管的源极和第SM0S管的源极接地，第二M0S管的栅极连接第二M0S管的漏极和第四 M0S管的栅极，第四M0S管的源极连接第SM0S管的漏极，第四M0S管的漏极连接第五M0S 管的漏极、第五M0S管的栅极和第走M0S管的栅极，第五M0S管的源极连接第六M0S管的漏 极、第六M0S管的栅极和第四M0S管的栅极，第六M0S管的源极和第八M0S管的源极均连接 电源端，第八M0S管的漏极连接第走M0S管的源极，第走M0S管的漏极连接斜坡产生单元和 控制单元；第二M0S管的漏极为斜坡补偿电路的第一输入端。
[0010] 所述的斜坡补偿电路中，所述斜坡产生单元包括第一电容、所述第一电容的一端 连接第走M0S管的漏极和控制单元，第一电容的另一端连接控制单元；所述第一电容的一 端为斜坡补偿电路的输出端，第一电容的另一端为斜坡补偿电路的第二输入端。
[0011] 所述的斜坡补偿电路中，所述第一电容的容值满足f巧=为电流采样 信号的下降斜率，为斜坡电压的斜率。
[0012] 所述的斜坡补偿电路中，所述控制单元包括第九M0S管，所述第九M0S管的漏极连 接第一电容的一端和第走M0S管的漏极，第九M0S管的源极连接第一电容的另一端；第九 M0S管的栅极为斜坡补偿电路的第S输入端。
[001引一种DC-DC转换装置，包括脉冲产生电路和PWM调制电路，其还包括所述的斜坡补 偿电路； 所述脉冲产生电路根据输入的振荡信号生成对应的控制信号和时钟信号并输出，所述 时钟信号驱动所述PWM调制电路进行电压调整并反馈电流采样信号给斜坡补偿电路；所述 斜坡补偿电路根据控制信号和输入的固定电流产生对应的斜坡电压并叠加至电流采样信 号上、获得斜坡信号并输出给PWM调制电路进行斜坡补偿。
[0014] 所述的DC-DC转换装置中，所述脉冲产生电路包括控制子电路和时钟子电路，所 述控制子电路对输入的振荡信号进行占空比缩小处理生成控制信号并传输，时钟子电路对 所述控制信号进行延时、占空比缩小处理生成时钟信号并传输。
[0015] 所述的DC-DC转换装置中，所述控制子电路包括第十M0S管、第十一M0S管、第 十二M0S管、第一反相器、第二反相器和第一与口；所述时钟子电路包括第一电阻、第S反 相器、第四反相器、第=电容和第二与口； 所述第十M0S管和第^^一M0S管的源极均连接电源端，第十M0S管的栅极连接第十M0S管的漏极和第十一M0S管的栅极，第十一M0S管的漏极连接第十二M0S管的漏极、第二反相 器的输入端和第二电容的一端，第十二M0S管的栅极连接第一反相器的输出端，第十二M0S 管的源极连接第二电容的另一端和地，第一与口的第一输入端连接第一反相器的输入端， 第一与口的第二输入端连接第二反相器的输出端，第一与口的输出端连接斜坡补偿电路的 第=输入端和第=反相器的输入端，第=反相器的输出端连接第一电阻的一端和第二与口 的第一输入端；第一电阻的另一端连接第四反相器的输入端、还通过第=电容连接第十二 M0S管的源极和地，第四反相器的输出端连接第二与口的第二输入端，第二与口的输出端连 接PWM调制电路。
[0016] 所述的DC-DC转换装置中，所述PWM调制电路包括误差放大器、比较器、RS触发器、 驱动电路、功率管、电感、二极管、第四电容、第二电阻、第立电阻、第四电阻和负载； 所述误差放大器的正向输入端输入基准电压，误差放大器的反向输入端连接第二电阻 的一端和第=电阻的一端，误差放大器的输出端连接比较器的反相输入端，比较器的正相 输入端连接斜坡补偿电路的第=输入端，比较器的输出端连接RS触发器的R端，RS触发器 的S端连接脉冲产生电路的第二与口的输出端，RS触发器的Q端连接驱动电路的输入端， 所述驱动电路的输出端连接功率管的栅极；功率管的漏极连接二极管的正极、还通过电感 连接电压输入端；功率管的源极连接斜坡补偿电路的第二输入端、还通过第四电阻接地，所 述二极管的负极连接第二电阻的另一端和负载的一端、还通过第四电容接地，所述第=电 阻的另一端接地，负载的另一端接地。
[0017]相较于现有技术，本发明提供的斜坡补偿电路及DC-DC转换装置，斜坡补偿电路 包括复制单元、斜坡产生单元和控制单元；所述复制单元将输入的固定电流复制并传输给 斜坡产生单元；斜坡产生单元在每个时钟周期开始时，根据所述固定电流产生对应的斜坡 电压，将所述斜坡电压叠加在输入的电流采样信号之上获得斜坡信号；控制单元根据输入 的控制信号启动所述斜坡产生单元、W及在每个时钟周期开始之前控制斜坡产生单元进行 复位；其电路结构简单，大大减小了DC-DC转换装置的功耗和面积。
【附图说明】
[001引图1为现有的斜坡补偿电路图； 图2为图1中的V-I转换电路的电路图； 图3为本发明实施例提供的斜坡补偿电路的结构框图； 图4为本发明实施例提供的斜坡补偿电路的电路图； 图5为本发明实施例提供的DC-DC转换装置的结构框图； 图6为本发明实施例提供的DC-DC转换装置中脉冲产生电路的电路图； 图7为本发明实施例提供的DC-DC转换装置应用实施例的电路图。
【具体实施方式】
[0019] 本发明提供一种斜坡补偿电路及DC-DC转换装置，所述斜坡补偿电路适用于 boost升压电路，也适用于buck降压电路，还适用于L邸驱动电路；其采用固定电流对第一 电容充电形成斜坡电压，将斜坡电压叠加在采样电流之上，W达到斜坡补偿的目的；其电路 结构简单，能降低功耗和减小巧片面积。为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明 确，W下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施 例仅用W解释本发明，并不用于限定本发明。
[0020] 请参阅图3,本发明实施例提供的斜坡补偿电路10包括复制单元110、斜坡产生单 元120和控制单元130。所述复制单元110连接斜坡产生单元120和控制单元130,所述斜 坡产生单元120连接控制单元130。所述复制单元110将输入的固定电流Icharge复制并 传输给斜坡产生单元120。斜坡产生单元120在每个时钟周期开始时，根据所述固定电流 Icharge产生对应的斜坡电压，将所述斜坡电压叠加在输入的电流采样信号ISW之上获得 斜坡信号Ramp。控制单元130根据输入的控制信号化Ise启动所述斜坡产生单元120、W 及在每个时钟周期开始之前控制斜坡产生单元120进行复位。[0021] 本实施例中，斜坡产生单元120采用电容充电原理来产生斜坡电压，利用固定电 流Icharge对斜坡产生单元120内设置的第一电容充电，使第一电容上的电压线性上升，即 可产生斜坡电压；通过对斜坡产生单元120进行复位，可使第一电容上的电压快速下降至 等于电流采样信号ISW的电压值，即可在下次充电时使第一电容上的电压再次线性上升。 该样获得的斜坡信号Ramp的起始电压值等于电流采样信号ISW的电压值，斜坡信号Ramp 的最高电压值等于斜坡电压的最高值。
[0022] 请一并参阅图4,本实施例中，所述复制单元110包括第一电流镜111和第二电流 镜112,所述第一电流镜111将固定电流复制后传输给第二电流镜112进行再次复制，第二 电流镜112输出复制后的电流给斜坡产生单元。
[0023] 所述第一电流镜111包括第一M0S管N1、第二M0S管肥、第；版)5管N3和第四 M0S管M;所述第二电流镜112包括第五M0S管？1、第六M0S管P2、第^;：M0S管P3和第八 M0S管P4 ;所述第一M0S管N1的栅极连接第一M0S管N1的漏极、第二M0S管N2的源极和 第SM0S管N3的栅极，第一M0S管N1的源极和第SM0S管N3的源极接地，第二M0S管N2 的栅极连接第二M0S管N2的漏极和第四M0S管M的栅极，第四M0S管M的源极连接第S M0S管N3的漏极，第四M0S管M的漏极连接第五M0S管P1的漏极、第五M0S管P1的栅极 和第^;：M0S管P3的栅极，第五M0S管P1的源极连接第六M0S管P2的漏极、第六M0S管P2 的栅极和第四M0S管M的栅极，第六M0S管P2的源极和第八M0S管P4的源极均连接电源 端Vro，第八M0S管P4的漏极连接第^;：M0S管P3的源极，第^;：M0S管P3的漏极连接斜坡产 生单元120和控制单元130。其中，第二M0S管N2的漏极为斜坡补偿电路10的第一输入端 inl，输入固定电流Icharge。
[0024] 所述第一M0S管N1、第二M0S管肥、第；版)5管N3和第四M0S管M均为NM0S管， 组成第一电流镜111。所述固定电流Icharge从第二M0S管N2的漏极输入，经过该第一电 流镜111复制后流入第五M0S管P1的漏极。第五M0S管P1、第六M0S管P2、第^;：M0S管P3 和第八M0S管P4均为PM0S管，组成第二电流镜112,将流入的固定电流Icharge再次复制 后从第走M0S管P3的漏极流出。本实施例中设置的4个NM0S管的尺寸（即宽长比）相同， 4个PM0S管的尺寸相同。即可使第^;：M0S管P3的漏极流出的电流与固定电流Icharge相 等，相当于将固定电流Icharge输入斜坡产生单元120中进行充电。
[00巧]所述斜坡产生单元120包括第一电容C1、所述第一电容C1的一端连接第走M0S管P3的漏极和控制单元130,第一电容C1的另一端连接控制单元130。其中，所述第一电容 C1的一端为斜坡补偿电路10的输出端out,输出斜坡信号Ramp。第一电容C1的另一端为 斜坡补偿电路10的第二输入端in2,输入电流采样信号ISW。
[0026] 所述控制单元130包括第九M0S管N5,所述第九M0S管N5的漏极连接第一电容 C1的一端和第^;：M0S管P3的漏极，第九M0S管N5的源极连接第一电容C1的另一端，第九 M0S管N5的栅极为斜坡补偿电路10的第S输入端in3,输入控制信号化Ise。第九M0S管 N5的源极也为斜坡补偿电路10的第二输入端in2,输入电流采样信号ISW。第九M0S管N5 为NM0S管。
[0027] 请继续参阅图3和图4,固定电流Icharge经过4个NM0S管组成的第一电流镜和 4个PM0S管组成的第二电流镜复制后从第^;：M0S管P3的漏极流出。当控制信号^Ise为 低电平时，第九M0S管N5截止，固定电流Icharge对第一电容C1充电，因固定电流Icharge 的大小不变可使第一电容Cl的电压线性上升，形成了叠加在电流采样信号ISW上的斜坡， 最终输出斜坡信号Ramp。当控制信号化Ise为高电平时，第九MOS管N5导通，第一电容Cl被短路，斜坡信号Ramp的电压下降至与电流采样信号ISW的电压相等，实现复位。
[0028] 本实施例中，控制信号化Ise的上升沿在时钟周期CLK的上升沿之前，因此，控制 信号化Ise可在每个时钟周期化K开始之前对斜坡信号Ramp复位。控制信号化Ise变为 低电平后时钟周期CLK再出现上升沿(或控制信号化Ise的下降沿与时钟周期CLK的上升 沿同时出现)，因此，固定电流Icharge即可在每个时钟周期开始时对第一电容C1充电来产 生斜坡电压。
[0029] 为了保证在所有占空比的情况下电源系统都能稳定工作，达到斜坡补偿的效果， 所述第一电容C1的容值需满足为电流采样信号（即电感电流）的下降斜 率，巧为斜坡电压的斜率(即补偿斜坡的斜率)。
[0030] 基于上述的斜坡补偿电路，本实施例还提供一种DC-DC转换装置，请一并参阅图 5,所述DC-DC转换装置包括上述的斜坡补偿电路10、脉冲产生电路20和PWM调制电路30。 所述斜坡补偿电路10连接脉冲产生电路20和PWM调制电路30,所述脉冲产生电路20连 接PWM调制电路30。所述脉冲产生电路20根据输入的振荡信号生0SC成对应的控制信号 Pulse和时钟信号CLK并输出，所述时钟信号CLK驱动所述PWM调制电路30进行电压调整 并反馈电流采样信号ISW给斜坡补偿电路10。所述斜坡补偿电路10根据控制信号化Ise 和输入的固定电流Icharge产生对应的斜坡电压并叠加至电流采样信号ISW上、获得斜坡 信号Ramp并输出给PWM调制电路30进行斜坡补偿。
[0031] 所述脉冲产生电路20包括控制子电路201和时钟子电路202,所述控制子电路 201对输入的振荡信号进行占空比缩小处理生成控制信号化Ise并传输给斜坡补偿电路10 和时钟子电路202,时钟子电路202对所述控制信号化Ise进行延时、占空比缩小处理生成 时钟信号CLK并传输给PWM调制电路30。
[0032] 请一并参阅图6,其中，所述控制子电路201包括第十M0S管P5、第十一M0S管P6、 第十二M0S管N6、第一反相器II、第二反相器12和第一与口AND1 ;所述时钟子电路202包 括第一电阻R1、第S反相器13、第四反相器14,第S电容和第二与口AND2。第十M0S管P5、 第^^一M0S管P6均为PM0S管，第十二M0S管N6为NM0S管。
[0033] 所述第十M0S管P5和第^^一M0S管P6的源极均连接电源端V孤，第十M0S管P5 的栅极连接第十M0S管P5的漏极和第^^一M0S管P6的栅极，第^^一M0S管P6的漏极连接 第十二M0S管N6的漏极、第二反相器12的输入端和第二电容C2的一端，第十二M0S管N6 的栅极连接第一反相器II的输出端，第十二M0S管N6的源极连接第二电容C2的另一端和 地，第一与口AND1的第一输入端连接第一反相器II的输入端，第一与口AND1的第二输入 端连接第二反相器12的输出端，第一与口AND1的输出端连接斜坡补偿电路10的第=输入 端in3和第=反相器13的输入端，第=反相器13的输出端连接第一电阻R1的一端和第二 与口AND2的第一输入端；第一电阻R1的另一端连接第四反相器14的输入端、还通过第= 电容C3连接第十二M0S管N6的源极和地，第四反相器14的输出端连接第二与口AND2的 第二输入端，第二与口AND2的输出端连接PWM调制电路30。
[0034] 所述脉冲产生电路20产生的控制信号化Ise和时钟信号化K均是很窄的高脉冲， 且控制信号化Ise的各个高脉冲比时钟信号化K的高脉冲先出现。本实施例设置第十M0S 管口5、第^^一MOS管P6的尺寸相同。偏置电流nias经过第十MOS管P5和第^^一MOS管P6组成的电流镜复制后，流过第十一MOS管P6的电流等于偏置电流Ibias。输入的振荡信 号OSC是占空比为50%的时钟，振荡信号OSC经过第一反相器11反相后控制第十二MOS管 N6的通断。当振荡信号OSC为高电平，第十二MOS管N6截止，第^^一MOS管P6开始对第二 电容C2充电。当第二电容C2的电压大于第二反相器12的反转电压时，第二反相器12输 出低电平。第二反相器12的输出和振荡信号OSC经过第一与口AND1相与后输出控制信号 Pulse(其高电平持续时间很短)。控制信号化Ise再经过第S反相器13输出信号I3_out 给第二与口AND2的一脚，该信号I3_out与控制信号化Ise相位相反，占空比非常大。基于 PWM调制电路30中要求的时钟信号CLK的脉冲宽度非常窄，信号I3_out还需要进过相应 处理才能生成时钟信号CLK;具体为；当信号I3_out为高电平时，需经过第一电阻R1和第 S电容C3组成的RC电路的延时。第S电容C3的电压设日高电平)经过第四反相器14反相 (输出低电平）后输出至第二与口AND2的另一脚，第四反相器14的输出经过第二与口AND2 和信号I3_out相与，最终即输出时钟信号CLK。
[003引请一并参阅图7,本实施例W升压的DC-DC转换装置为例，则所述PWM调制电路30 采用升压方式，其包括误差放大器EA、比较器C0 MP、RS触发器G、驱动电路、功率管M0、电感 L、二极管D、第四电容C4、第二电阻R2、第S电阻R3、第四电阻R4和负载化。
[0036] 所述误差放大器EA的正向输入端输入基准电压VREF，误差放大器EA的反向输入 端连接第二电阻R2的一端和第S电阻R3的一端，误差放大器EA的输出端连接比较器COMP 的反相输入端，比较器COMP的正相输入端连接斜坡补偿电路10的第=输入端in3,比较器 COMP的输出端连接RS触发器的R端，RS触发器的S端连接脉冲产生电路20的第二与口 AND2的输出端，RS触发器的Q端连接驱动电路的输入端，所述驱动电路的输出端连接功率 管M0的栅极；功率管M0的漏极连接二极管D的正极、还通过电感L连接电压输入端Vin; 功率管MO的源极连接斜坡补偿电路10的第二输入端in2、还通过第四电阻R4接地，所述二 极管D的负极（即电压输出端Vout)连接第二电阻R2的另一端和负载化的一端、还通过第 四电容C4接地，所述第S电阻R3的另一端接地，负载化的另一端接地。
[0037] 需要理解的是，所述PWM调制电路30、驱动电路为现有技术，本实施例主要阐述该 PWM调制电路30与本实施例提供的斜坡补偿电路10和脉冲产生电路20之间的工作原理。
[0038] 所述误差放大器EA将其正向输入端的基准电压VR邸与其负向输入端的反馈电压 FB的电压差放大后输出至比较器COMP的反相输入。电流采样信号ISW输入斜坡补偿电路 产生对应的斜坡信号Ramp。斜坡信号Ramp输入比较器COMP的正相输入端。振荡信号0SC 输入脉冲产生电路产生控制信号化Ise和时钟信号CLK。在每个时钟周期开始时，即时钟信 号化K上升沿到来时，比较器COMP输出低电平，RS触发器输出高电平，经过驱动电路打开 功率管M0。电感L功率管M0,第四电阻R4形成到地回路，电流流过第四R4,电流采样信号 ISW的电压上升，电流采样信号ISW经过斜坡补偿电路后产生上升的斜坡信号Ramp。
[0039] 当斜坡信号Ramp的电压超过误差放大器EA输出的电压时，比较器COMP输出高电 平，RS触发器输出低电平，经过驱动电路关闭功率管M0,此时电流通过二极管D流向负载化 和第二电阻R2和第S电阻R3 (采样电阻)。由于功率管M0已经关闭，电流采样信号ISW的 电压下降，使斜坡信号Ramp下降。
[0040] 当斜坡信号Ramp的电压低于误差放大器EA输出的电压时，比较器COMP输出低电 平，由于时钟信号CLK的脉冲宽度很窄，此时时钟信号CLK已经是低电平，所WRS触发器状 态保持，一直输出低电平。功率管M0 -直关闭，直到时钟信号CLK的上升沿到来才开始下 一个时钟周期，如此循环往复，确保电压输出端Vout输出稳定的电压。
[0041] 综上所述，本发明提供的斜坡补偿电路及DC-DC转换装置，采用固定电流对第一 电容充电形成斜坡电压，将斜坡电压叠加在电流采样信号之上，达到斜坡补偿的目的；其结 构简单，大大减小了DC-DC转换装置的功耗和面积。
[0042] 可W理解的是，对本领域普通技术人员来说，可W根据本发明的技术方案及其发 明构思加W等同替换或改变，而所有该些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保 护范围。
【主权项】
1. 一种斜坡补偿电路，其特征在于，包括：复制单元、斜坡产生单元和控制单元； 所述复制单元将输入的固定电流复制并传输给斜坡产生单元；斜坡产生单元在每个时 钟周期开始时，根据所述固定电流产生对应的斜坡电压，将所述斜坡电压叠加在输入的电 流采样信号之上获得斜坡信号；控制单元在每个时钟周期开始之前控制斜坡产生单元进行 复位。2. 根据权利要求1所述的斜坡补偿电路，其特征在于，所述复制单元包括第一电流镜 和第二电流镜，所述第一电流镜将固定电流复制后传输给第二电流镜进行再次复制，第二 电流镜输出复制后的电流给斜坡产生单元。3. 根据权利要求1所述的斜坡补偿电路，其特征在于，所述第一电流镜包括第一 MOS 管、第二MOS管、第三MOS管和第四MOS管；所述第二电流镜包括第五MOS管、第六MOS管、 第七MOS管和第八MOS管；所述第一 MOS管的栅极连接第一 MOS管的漏极、第二MOS管的源 极和第三MOS管的栅极，第一 MOS管的源极和第三MOS管的源极接地，第二MOS管的栅极连 接第二MOS管的漏极和第四MOS管的栅极，第四MOS管的源极连接第三MOS管的漏极，第四 MOS管的漏极连接第五MOS管的漏极、第五MOS管的栅极和第七MOS管的栅极，第五MOS管 的源极连接第六MOS管的漏极、第六MOS管的栅极和第四MOS管的栅极，第六MOS管的源极 和第八MOS管的源极均连接电源端，第八MOS管的漏极连接第七MOS管的源极，第七MOS管 的漏极连接斜坡产生单元和控制单元；第二MOS管的漏极为斜坡补偿电路的第一输入端。4. 根据权利要求3所述的斜坡补偿电路，其特征在于，所述斜坡产生单元包括第一电 容、所述第一电容的一端连接第七MOS管的漏极和控制单元，第一电容的另一端连接控制 单元；所述第一电容的一端为斜坡补偿电路的输出端，第一电容的另一端为斜坡补偿电路 的第二输入端。5. 根据权利要求4所述的斜坡补偿电路，其特征在于，所述第一电容的容值满足，IB2为电流采样信号的下降斜率，Ift e为斜坡电压的斜率。6. 根据权利要求4所述的斜坡补偿电路，其特征在于，所述控制单元包括第九MOS管， 所述第九MOS管的漏极连接第一电容的一端和第七MOS管的漏极，第九MOS管的源极连接 第一电容的另一端；第九MOS管的栅极为斜坡补偿电路的第三输入端。7. -种DC-DC转换装置，包括脉冲产生电路和PWM调制电路，其特征在于，还包括如权 利要求1-6任一项所述斜坡补偿电路； 所述脉冲产生电路根据输入的振荡信号生成对应的控制信号和时钟信号并输出，所述 时钟信号驱动所述PWM调制电路进行电压调整并反馈电流采样信号给斜坡补偿电路；所述 斜坡补偿电路根据控制信号和输入的固定电流产生对应的斜坡电压并叠加至电流采样信 号上、获得斜坡信号并输出给PWM调制电路进行斜坡补偿。8. 根据权利要求7所述的DC-DC转换装置，其特征在于，所述脉冲产生电路包括控制子 电路和时钟子电路，所述控制子电路对输入的振荡信号进行占空比缩小处理生成控制信号 并传输，时钟子电路对所述控制信号进行延时、占空比缩小处理生成时钟信号并传输。9. 根据权利要求8所述的DC-DC转换装置，其特征在于，所述控制子电路包括第十MOS 管、第十一 MOS管、第十二MOS管、第一反相器、第二反相器和第一与门；所述时钟子电路包 括第一电阻、第三反相器、第四反相器、第三电容和第二与门； 所述第十MOS管和第^^一 MOS管的源极均连接电源端，第十MOS管的栅极连接第十MOS 管的漏极和第十一 MOS管的栅极，第^^一 MOS管的漏极连接第十二MOS管的漏极、第二反相 器的输入端和第二电容的一端，第十二MOS管的栅极连接第一反相器的输出端，第十二MOS 管的源极连接第二电容的另一端和地，第一与门的第一输入端连接第一反相器的输入端， 第一与门的第二输入端连接第二反相器的输出端，第一与门的输出端连接斜坡补偿电路的 第三输入端和第三反相器的输入端，第三反相器的输出端连接第一电阻的一端和第二与门 的第一输入端；第一电阻的另一端连接第四反相器的输入端、还通过第三电容连接第十二 MOS管的源极和地，第四反相器的输出端连接第二与门的第二输入端，第二与门的输出端连 接PWM调制电路。10.根据权利要求9所述的DC-DC转换装置，其特征在于，所述PWM调制电路包括误差 放大器、比较器、RS触发器、驱动电路、功率管、电感、二极管、第四电容、第二电阻、第三电 阻、第四电阻和负载； 所述误差放大器的正向输入端输入基准电压，误差放大器的反向输入端连接第二电阻 的一端和第三电阻的一端，误差放大器的输出端连接比较器的反相输入端，比较器的正相 输入端连接斜坡补偿电路的第三输入端，比较器的输出端连接RS触发器的R端，RS触发器 的S端连接脉冲产生电路的第二与门的输出端，RS触发器的Q端连接驱动电路的输入端， 所述驱动电路的输出端连接功率管的栅极；功率管的漏极连接二极管的正极、还通过电感 连接电压输入端；功率管的源极连接斜坡补偿电路的第二输入端、还通过第四电阻接地，所 述二极管的负极连接第二电阻的另一端和负载的一端、还通过第四电容接地，所述第三电 阻的另一端接地，负载的另一端接地。
【专利摘要】本发明公开了一种斜坡补偿电路及DC-DC转换装置，斜坡补偿电路包括复制单元、斜坡产生单元和控制单元；所述复制单元将输入的固定电流复制并传输给斜坡产生单元；斜坡产生单元在每个时钟周期开始时，根据所述固定电流产生对应的斜坡电压，将所述斜坡电压叠加在输入的电流采样信号之上获得斜坡信号；控制单元在每个时钟周期开始之前控制斜坡产生单元进行复位；其电路结构简单，大大减小了DC-DC转换装置的功耗和面积。
【IPC分类】H02M3/155
【公开号】CN104901534
【申请号】CN201510255200
【发明人】左事君, 姚森宝
【申请人】深圳创维－Rgb电子有限公司, 深圳创维半导体设计中心有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年5月19日
【技术领域】
[0001] 本发明设及开关电源技术领域，特别设及一种斜坡补偿电路及DC-DC转换装置。
【背景技术】
[000引在峰值电流模式的DC-DC变换器中，当调制脉冲的占空比D大于50%时，需要对 采样到的电感电流进行斜坡补偿W避免产生次谐波振荡。斜坡补偿需要满足的条件是： f兩 <1。其中，孤为电感电流的下降斜率，巧为电感电流的上升斜率，巧为补偿斜 件^_ + L 坡的斜率，游。随着占空比的增大而增大。为了保证在所有占空比的情况下电源系统都能稳 定工作，常设置>-/化-,。 C2j
[0003] 斜坡补偿的实质就是在电感电流上叠加一个上升的斜坡，该斜坡可W通过振荡器 产生。振荡器产生的斜坡和电感电流输出的都是电压，基于电压的求和非常复杂，电流求和 非常简单。因此，现有技术是通过V-I转换电路将斜坡信号和电感电流信号转换为电流信 号，再对两个电流信号求和。如图1所不，斜坡信号化amp和电感电流信号Vsense分别经 过一个V-I转换电路转换为对应的电流信号后，经过电阻Rf即可转换为电压信号Vf。
[0004] 请一并参阅图2,V-I转换电路中设置R1 =R2 =Rf，则电路中Vf=Vsense+ 化amp,即可达到斜坡补偿的目的。但是V-I转换电路的结构复杂，采用该电路结构实现斜 坡补偿需要分别设置两个V-I转换电路，一个转换电感电流信号Vsense, -个转换斜坡信 号化amp,该样会增加功耗和巧片面积。
[0005] 有鉴于此，本发明提供一种斜坡补偿电路及DC-DC转换装置。
【发明内容】
[0006] 鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种斜坡补偿电路及 DC-DC转换装置，W解决现有斜坡补偿电路结构复杂、会增加功耗和巧片面积的问题。
[0007] 为了达到上述目的，本发明采取了W下技术方案： 一种斜坡补偿电路，其包括；复制单元、斜坡产生单元和控制单元； 所述复制单元将输入的固定电流复制并传输给斜坡产生单元；斜坡产生单元在每个时 钟周期开始时，根据所述固定电流产生对应的斜坡电压，将所述斜坡电压叠加在输入的电 流采样信号之上获得斜坡信号；控制单元在每个时钟周期开始之前控制斜坡产生单元进行 复位。
[0008] 所述的斜坡补偿电路中，所述复制单元包括第一电流镜和第二电流镜，所述第一 电流镜将固定电流复制后传输给第二电流镜进行再次复制，第二电流镜输出复制后的电流 给斜坡产生单元。
[0009] 所述的斜坡补偿电路中，所述第一电流镜包括第一M0S管、第二M0S管、第SM0S 管和第四M0S管；所述第二电流镜包括第五M0S管、第六M0S管、第^;：M0S管和第八M0S管； 所述第一MOS管的栅极连接第一MOS管的漏极、第二MOS管的源极和第SMOS管的栅极，第 一M0S管的源极和第SM0S管的源极接地，第二M0S管的栅极连接第二M0S管的漏极和第四 M0S管的栅极，第四M0S管的源极连接第SM0S管的漏极，第四M0S管的漏极连接第五M0S 管的漏极、第五M0S管的栅极和第走M0S管的栅极，第五M0S管的源极连接第六M0S管的漏 极、第六M0S管的栅极和第四M0S管的栅极，第六M0S管的源极和第八M0S管的源极均连接 电源端，第八M0S管的漏极连接第走M0S管的源极，第走M0S管的漏极连接斜坡产生单元和 控制单元；第二M0S管的漏极为斜坡补偿电路的第一输入端。
[0010] 所述的斜坡补偿电路中，所述斜坡产生单元包括第一电容、所述第一电容的一端 连接第走M0S管的漏极和控制单元，第一电容的另一端连接控制单元；所述第一电容的一 端为斜坡补偿电路的输出端，第一电容的另一端为斜坡补偿电路的第二输入端。
[0011] 所述的斜坡补偿电路中，所述第一电容的容值满足f巧=为电流采样 信号的下降斜率，为斜坡电压的斜率。
[0012] 所述的斜坡补偿电路中，所述控制单元包括第九M0S管，所述第九M0S管的漏极连 接第一电容的一端和第走M0S管的漏极，第九M0S管的源极连接第一电容的另一端；第九 M0S管的栅极为斜坡补偿电路的第S输入端。
[001引一种DC-DC转换装置，包括脉冲产生电路和PWM调制电路，其还包括所述的斜坡补 偿电路； 所述脉冲产生电路根据输入的振荡信号生成对应的控制信号和时钟信号并输出，所述 时钟信号驱动所述PWM调制电路进行电压调整并反馈电流采样信号给斜坡补偿电路；所述 斜坡补偿电路根据控制信号和输入的固定电流产生对应的斜坡电压并叠加至电流采样信 号上、获得斜坡信号并输出给PWM调制电路进行斜坡补偿。
[0014] 所述的DC-DC转换装置中，所述脉冲产生电路包括控制子电路和时钟子电路，所 述控制子电路对输入的振荡信号进行占空比缩小处理生成控制信号并传输，时钟子电路对 所述控制信号进行延时、占空比缩小处理生成时钟信号并传输。
[0015] 所述的DC-DC转换装置中，所述控制子电路包括第十M0S管、第十一M0S管、第 十二M0S管、第一反相器、第二反相器和第一与口；所述时钟子电路包括第一电阻、第S反 相器、第四反相器、第=电容和第二与口； 所述第十M0S管和第^^一M0S管的源极均连接电源端，第十M0S管的栅极连接第十M0S管的漏极和第十一M0S管的栅极，第十一M0S管的漏极连接第十二M0S管的漏极、第二反相 器的输入端和第二电容的一端，第十二M0S管的栅极连接第一反相器的输出端，第十二M0S 管的源极连接第二电容的另一端和地，第一与口的第一输入端连接第一反相器的输入端， 第一与口的第二输入端连接第二反相器的输出端，第一与口的输出端连接斜坡补偿电路的 第=输入端和第=反相器的输入端，第=反相器的输出端连接第一电阻的一端和第二与口 的第一输入端；第一电阻的另一端连接第四反相器的输入端、还通过第=电容连接第十二 M0S管的源极和地，第四反相器的输出端连接第二与口的第二输入端，第二与口的输出端连 接PWM调制电路。
[0016] 所述的DC-DC转换装置中，所述PWM调制电路包括误差放大器、比较器、RS触发器、 驱动电路、功率管、电感、二极管、第四电容、第二电阻、第立电阻、第四电阻和负载； 所述误差放大器的正向输入端输入基准电压，误差放大器的反向输入端连接第二电阻 的一端和第=电阻的一端，误差放大器的输出端连接比较器的反相输入端，比较器的正相 输入端连接斜坡补偿电路的第=输入端，比较器的输出端连接RS触发器的R端，RS触发器 的S端连接脉冲产生电路的第二与口的输出端，RS触发器的Q端连接驱动电路的输入端， 所述驱动电路的输出端连接功率管的栅极；功率管的漏极连接二极管的正极、还通过电感 连接电压输入端；功率管的源极连接斜坡补偿电路的第二输入端、还通过第四电阻接地，所 述二极管的负极连接第二电阻的另一端和负载的一端、还通过第四电容接地，所述第=电 阻的另一端接地，负载的另一端接地。
[0017]相较于现有技术，本发明提供的斜坡补偿电路及DC-DC转换装置，斜坡补偿电路 包括复制单元、斜坡产生单元和控制单元；所述复制单元将输入的固定电流复制并传输给 斜坡产生单元；斜坡产生单元在每个时钟周期开始时，根据所述固定电流产生对应的斜坡 电压，将所述斜坡电压叠加在输入的电流采样信号之上获得斜坡信号；控制单元根据输入 的控制信号启动所述斜坡产生单元、W及在每个时钟周期开始之前控制斜坡产生单元进行 复位；其电路结构简单，大大减小了DC-DC转换装置的功耗和面积。
【附图说明】
[001引图1为现有的斜坡补偿电路图； 图2为图1中的V-I转换电路的电路图； 图3为本发明实施例提供的斜坡补偿电路的结构框图； 图4为本发明实施例提供的斜坡补偿电路的电路图； 图5为本发明实施例提供的DC-DC转换装置的结构框图； 图6为本发明实施例提供的DC-DC转换装置中脉冲产生电路的电路图； 图7为本发明实施例提供的DC-DC转换装置应用实施例的电路图。
【具体实施方式】
[0019] 本发明提供一种斜坡补偿电路及DC-DC转换装置，所述斜坡补偿电路适用于 boost升压电路，也适用于buck降压电路，还适用于L邸驱动电路；其采用固定电流对第一 电容充电形成斜坡电压，将斜坡电压叠加在采样电流之上，W达到斜坡补偿的目的；其电路 结构简单，能降低功耗和减小巧片面积。为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明 确，W下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施 例仅用W解释本发明，并不用于限定本发明。
[0020] 请参阅图3,本发明实施例提供的斜坡补偿电路10包括复制单元110、斜坡产生单 元120和控制单元130。所述复制单元110连接斜坡产生单元120和控制单元130,所述斜 坡产生单元120连接控制单元130。所述复制单元110将输入的固定电流Icharge复制并 传输给斜坡产生单元120。斜坡产生单元120在每个时钟周期开始时，根据所述固定电流 Icharge产生对应的斜坡电压，将所述斜坡电压叠加在输入的电流采样信号ISW之上获得 斜坡信号Ramp。控制单元130根据输入的控制信号化Ise启动所述斜坡产生单元120、W 及在每个时钟周期开始之前控制斜坡产生单元120进行复位。[0021] 本实施例中，斜坡产生单元120采用电容充电原理来产生斜坡电压，利用固定电 流Icharge对斜坡产生单元120内设置的第一电容充电，使第一电容上的电压线性上升，即 可产生斜坡电压；通过对斜坡产生单元120进行复位，可使第一电容上的电压快速下降至 等于电流采样信号ISW的电压值，即可在下次充电时使第一电容上的电压再次线性上升。 该样获得的斜坡信号Ramp的起始电压值等于电流采样信号ISW的电压值，斜坡信号Ramp 的最高电压值等于斜坡电压的最高值。
[0022] 请一并参阅图4,本实施例中，所述复制单元110包括第一电流镜111和第二电流 镜112,所述第一电流镜111将固定电流复制后传输给第二电流镜112进行再次复制，第二 电流镜112输出复制后的电流给斜坡产生单元。
[0023] 所述第一电流镜111包括第一M0S管N1、第二M0S管肥、第；版)5管N3和第四 M0S管M;所述第二电流镜112包括第五M0S管？1、第六M0S管P2、第^;：M0S管P3和第八 M0S管P4 ;所述第一M0S管N1的栅极连接第一M0S管N1的漏极、第二M0S管N2的源极和 第SM0S管N3的栅极，第一M0S管N1的源极和第SM0S管N3的源极接地，第二M0S管N2 的栅极连接第二M0S管N2的漏极和第四M0S管M的栅极，第四M0S管M的源极连接第S M0S管N3的漏极，第四M0S管M的漏极连接第五M0S管P1的漏极、第五M0S管P1的栅极 和第^;：M0S管P3的栅极，第五M0S管P1的源极连接第六M0S管P2的漏极、第六M0S管P2 的栅极和第四M0S管M的栅极，第六M0S管P2的源极和第八M0S管P4的源极均连接电源 端Vro，第八M0S管P4的漏极连接第^;：M0S管P3的源极，第^;：M0S管P3的漏极连接斜坡产 生单元120和控制单元130。其中，第二M0S管N2的漏极为斜坡补偿电路10的第一输入端 inl，输入固定电流Icharge。
[0024] 所述第一M0S管N1、第二M0S管肥、第；版)5管N3和第四M0S管M均为NM0S管， 组成第一电流镜111。所述固定电流Icharge从第二M0S管N2的漏极输入，经过该第一电 流镜111复制后流入第五M0S管P1的漏极。第五M0S管P1、第六M0S管P2、第^;：M0S管P3 和第八M0S管P4均为PM0S管，组成第二电流镜112,将流入的固定电流Icharge再次复制 后从第走M0S管P3的漏极流出。本实施例中设置的4个NM0S管的尺寸（即宽长比）相同， 4个PM0S管的尺寸相同。即可使第^;：M0S管P3的漏极流出的电流与固定电流Icharge相 等，相当于将固定电流Icharge输入斜坡产生单元120中进行充电。
[00巧]所述斜坡产生单元120包括第一电容C1、所述第一电容C1的一端连接第走M0S管P3的漏极和控制单元130,第一电容C1的另一端连接控制单元130。其中，所述第一电容 C1的一端为斜坡补偿电路10的输出端out,输出斜坡信号Ramp。第一电容C1的另一端为 斜坡补偿电路10的第二输入端in2,输入电流采样信号ISW。
[0026] 所述控制单元130包括第九M0S管N5,所述第九M0S管N5的漏极连接第一电容 C1的一端和第^;：M0S管P3的漏极，第九M0S管N5的源极连接第一电容C1的另一端，第九 M0S管N5的栅极为斜坡补偿电路10的第S输入端in3,输入控制信号化Ise。第九M0S管 N5的源极也为斜坡补偿电路10的第二输入端in2,输入电流采样信号ISW。第九M0S管N5 为NM0S管。
[0027] 请继续参阅图3和图4,固定电流Icharge经过4个NM0S管组成的第一电流镜和 4个PM0S管组成的第二电流镜复制后从第^;：M0S管P3的漏极流出。当控制信号^Ise为 低电平时，第九M0S管N5截止，固定电流Icharge对第一电容C1充电，因固定电流Icharge 的大小不变可使第一电容Cl的电压线性上升，形成了叠加在电流采样信号ISW上的斜坡， 最终输出斜坡信号Ramp。当控制信号化Ise为高电平时，第九MOS管N5导通，第一电容Cl被短路，斜坡信号Ramp的电压下降至与电流采样信号ISW的电压相等，实现复位。
[0028] 本实施例中，控制信号化Ise的上升沿在时钟周期CLK的上升沿之前，因此，控制 信号化Ise可在每个时钟周期化K开始之前对斜坡信号Ramp复位。控制信号化Ise变为 低电平后时钟周期CLK再出现上升沿(或控制信号化Ise的下降沿与时钟周期CLK的上升 沿同时出现)，因此，固定电流Icharge即可在每个时钟周期开始时对第一电容C1充电来产 生斜坡电压。
[0029] 为了保证在所有占空比的情况下电源系统都能稳定工作，达到斜坡补偿的效果， 所述第一电容C1的容值需满足为电流采样信号（即电感电流）的下降斜 率，巧为斜坡电压的斜率(即补偿斜坡的斜率)。
[0030] 基于上述的斜坡补偿电路，本实施例还提供一种DC-DC转换装置，请一并参阅图 5,所述DC-DC转换装置包括上述的斜坡补偿电路10、脉冲产生电路20和PWM调制电路30。 所述斜坡补偿电路10连接脉冲产生电路20和PWM调制电路30,所述脉冲产生电路20连 接PWM调制电路30。所述脉冲产生电路20根据输入的振荡信号生0SC成对应的控制信号 Pulse和时钟信号CLK并输出，所述时钟信号CLK驱动所述PWM调制电路30进行电压调整 并反馈电流采样信号ISW给斜坡补偿电路10。所述斜坡补偿电路10根据控制信号化Ise 和输入的固定电流Icharge产生对应的斜坡电压并叠加至电流采样信号ISW上、获得斜坡 信号Ramp并输出给PWM调制电路30进行斜坡补偿。
[0031] 所述脉冲产生电路20包括控制子电路201和时钟子电路202,所述控制子电路 201对输入的振荡信号进行占空比缩小处理生成控制信号化Ise并传输给斜坡补偿电路10 和时钟子电路202,时钟子电路202对所述控制信号化Ise进行延时、占空比缩小处理生成 时钟信号CLK并传输给PWM调制电路30。
[0032] 请一并参阅图6,其中，所述控制子电路201包括第十M0S管P5、第十一M0S管P6、 第十二M0S管N6、第一反相器II、第二反相器12和第一与口AND1 ;所述时钟子电路202包 括第一电阻R1、第S反相器13、第四反相器14,第S电容和第二与口AND2。第十M0S管P5、 第^^一M0S管P6均为PM0S管，第十二M0S管N6为NM0S管。
[0033] 所述第十M0S管P5和第^^一M0S管P6的源极均连接电源端V孤，第十M0S管P5 的栅极连接第十M0S管P5的漏极和第^^一M0S管P6的栅极，第^^一M0S管P6的漏极连接 第十二M0S管N6的漏极、第二反相器12的输入端和第二电容C2的一端，第十二M0S管N6 的栅极连接第一反相器II的输出端，第十二M0S管N6的源极连接第二电容C2的另一端和 地，第一与口AND1的第一输入端连接第一反相器II的输入端，第一与口AND1的第二输入 端连接第二反相器12的输出端，第一与口AND1的输出端连接斜坡补偿电路10的第=输入 端in3和第=反相器13的输入端，第=反相器13的输出端连接第一电阻R1的一端和第二 与口AND2的第一输入端；第一电阻R1的另一端连接第四反相器14的输入端、还通过第= 电容C3连接第十二M0S管N6的源极和地，第四反相器14的输出端连接第二与口AND2的 第二输入端，第二与口AND2的输出端连接PWM调制电路30。
[0034] 所述脉冲产生电路20产生的控制信号化Ise和时钟信号化K均是很窄的高脉冲， 且控制信号化Ise的各个高脉冲比时钟信号化K的高脉冲先出现。本实施例设置第十M0S 管口5、第^^一MOS管P6的尺寸相同。偏置电流nias经过第十MOS管P5和第^^一MOS管P6组成的电流镜复制后，流过第十一MOS管P6的电流等于偏置电流Ibias。输入的振荡信 号OSC是占空比为50%的时钟，振荡信号OSC经过第一反相器11反相后控制第十二MOS管 N6的通断。当振荡信号OSC为高电平，第十二MOS管N6截止，第^^一MOS管P6开始对第二 电容C2充电。当第二电容C2的电压大于第二反相器12的反转电压时，第二反相器12输 出低电平。第二反相器12的输出和振荡信号OSC经过第一与口AND1相与后输出控制信号 Pulse(其高电平持续时间很短)。控制信号化Ise再经过第S反相器13输出信号I3_out 给第二与口AND2的一脚，该信号I3_out与控制信号化Ise相位相反，占空比非常大。基于 PWM调制电路30中要求的时钟信号CLK的脉冲宽度非常窄，信号I3_out还需要进过相应 处理才能生成时钟信号CLK;具体为；当信号I3_out为高电平时，需经过第一电阻R1和第 S电容C3组成的RC电路的延时。第S电容C3的电压设日高电平)经过第四反相器14反相 (输出低电平）后输出至第二与口AND2的另一脚，第四反相器14的输出经过第二与口AND2 和信号I3_out相与，最终即输出时钟信号CLK。
[003引请一并参阅图7,本实施例W升压的DC-DC转换装置为例，则所述PWM调制电路30 采用升压方式，其包括误差放大器EA、比较器C0 MP、RS触发器G、驱动电路、功率管M0、电感 L、二极管D、第四电容C4、第二电阻R2、第S电阻R3、第四电阻R4和负载化。
[0036] 所述误差放大器EA的正向输入端输入基准电压VREF，误差放大器EA的反向输入 端连接第二电阻R2的一端和第S电阻R3的一端，误差放大器EA的输出端连接比较器COMP 的反相输入端，比较器COMP的正相输入端连接斜坡补偿电路10的第=输入端in3,比较器 COMP的输出端连接RS触发器的R端，RS触发器的S端连接脉冲产生电路20的第二与口 AND2的输出端，RS触发器的Q端连接驱动电路的输入端，所述驱动电路的输出端连接功率 管M0的栅极；功率管M0的漏极连接二极管D的正极、还通过电感L连接电压输入端Vin; 功率管MO的源极连接斜坡补偿电路10的第二输入端in2、还通过第四电阻R4接地，所述二 极管D的负极（即电压输出端Vout)连接第二电阻R2的另一端和负载化的一端、还通过第 四电容C4接地，所述第S电阻R3的另一端接地，负载化的另一端接地。
[0037] 需要理解的是，所述PWM调制电路30、驱动电路为现有技术，本实施例主要阐述该 PWM调制电路30与本实施例提供的斜坡补偿电路10和脉冲产生电路20之间的工作原理。
[0038] 所述误差放大器EA将其正向输入端的基准电压VR邸与其负向输入端的反馈电压 FB的电压差放大后输出至比较器COMP的反相输入。电流采样信号ISW输入斜坡补偿电路 产生对应的斜坡信号Ramp。斜坡信号Ramp输入比较器COMP的正相输入端。振荡信号0SC 输入脉冲产生电路产生控制信号化Ise和时钟信号CLK。在每个时钟周期开始时，即时钟信 号化K上升沿到来时，比较器COMP输出低电平，RS触发器输出高电平，经过驱动电路打开 功率管M0。电感L功率管M0,第四电阻R4形成到地回路，电流流过第四R4,电流采样信号 ISW的电压上升，电流采样信号ISW经过斜坡补偿电路后产生上升的斜坡信号Ramp。
[0039] 当斜坡信号Ramp的电压超过误差放大器EA输出的电压时，比较器COMP输出高电 平，RS触发器输出低电平，经过驱动电路关闭功率管M0,此时电流通过二极管D流向负载化 和第二电阻R2和第S电阻R3 (采样电阻)。由于功率管M0已经关闭，电流采样信号ISW的 电压下降，使斜坡信号Ramp下降。
[0040] 当斜坡信号Ramp的电压低于误差放大器EA输出的电压时，比较器COMP输出低电 平，由于时钟信号CLK的脉冲宽度很窄，此时时钟信号CLK已经是低电平，所WRS触发器状 态保持，一直输出低电平。功率管M0 -直关闭，直到时钟信号CLK的上升沿到来才开始下 一个时钟周期，如此循环往复，确保电压输出端Vout输出稳定的电压。
[0041] 综上所述，本发明提供的斜坡补偿电路及DC-DC转换装置，采用固定电流对第一 电容充电形成斜坡电压，将斜坡电压叠加在电流采样信号之上，达到斜坡补偿的目的；其结 构简单，大大减小了DC-DC转换装置的功耗和面积。
[0042] 可W理解的是，对本领域普通技术人员来说，可W根据本发明的技术方案及其发 明构思加W等同替换或改变，而所有该些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保 护范围。
【主权项】
1. 一种斜坡补偿电路，其特征在于，包括：复制单元、斜坡产生单元和控制单元； 所述复制单元将输入的固定电流复制并传输给斜坡产生单元；斜坡产生单元在每个时 钟周期开始时，根据所述固定电流产生对应的斜坡电压，将所述斜坡电压叠加在输入的电 流采样信号之上获得斜坡信号；控制单元在每个时钟周期开始之前控制斜坡产生单元进行 复位。2. 根据权利要求1所述的斜坡补偿电路，其特征在于，所述复制单元包括第一电流镜 和第二电流镜，所述第一电流镜将固定电流复制后传输给第二电流镜进行再次复制，第二 电流镜输出复制后的电流给斜坡产生单元。3. 根据权利要求1所述的斜坡补偿电路，其特征在于，所述第一电流镜包括第一 MOS 管、第二MOS管、第三MOS管和第四MOS管；所述第二电流镜包括第五MOS管、第六MOS管、 第七MOS管和第八MOS管；所述第一 MOS管的栅极连接第一 MOS管的漏极、第二MOS管的源 极和第三MOS管的栅极，第一 MOS管的源极和第三MOS管的源极接地，第二MOS管的栅极连 接第二MOS管的漏极和第四MOS管的栅极，第四MOS管的源极连接第三MOS管的漏极，第四 MOS管的漏极连接第五MOS管的漏极、第五MOS管的栅极和第七MOS管的栅极，第五MOS管 的源极连接第六MOS管的漏极、第六MOS管的栅极和第四MOS管的栅极，第六MOS管的源极 和第八MOS管的源极均连接电源端，第八MOS管的漏极连接第七MOS管的源极，第七MOS管 的漏极连接斜坡产生单元和控制单元；第二MOS管的漏极为斜坡补偿电路的第一输入端。4. 根据权利要求3所述的斜坡补偿电路，其特征在于，所述斜坡产生单元包括第一电 容、所述第一电容的一端连接第七MOS管的漏极和控制单元，第一电容的另一端连接控制 单元；所述第一电容的一端为斜坡补偿电路的输出端，第一电容的另一端为斜坡补偿电路 的第二输入端。5. 根据权利要求4所述的斜坡补偿电路，其特征在于，所述第一电容的容值满足，IB2为电流采样信号的下降斜率，Ift e为斜坡电压的斜率。6. 根据权利要求4所述的斜坡补偿电路，其特征在于，所述控制单元包括第九MOS管， 所述第九MOS管的漏极连接第一电容的一端和第七MOS管的漏极，第九MOS管的源极连接 第一电容的另一端；第九MOS管的栅极为斜坡补偿电路的第三输入端。7. -种DC-DC转换装置，包括脉冲产生电路和PWM调制电路，其特征在于，还包括如权 利要求1-6任一项所述斜坡补偿电路； 所述脉冲产生电路根据输入的振荡信号生成对应的控制信号和时钟信号并输出，所述 时钟信号驱动所述PWM调制电路进行电压调整并反馈电流采样信号给斜坡补偿电路；所述 斜坡补偿电路根据控制信号和输入的固定电流产生对应的斜坡电压并叠加至电流采样信 号上、获得斜坡信号并输出给PWM调制电路进行斜坡补偿。8. 根据权利要求7所述的DC-DC转换装置，其特征在于，所述脉冲产生电路包括控制子 电路和时钟子电路，所述控制子电路对输入的振荡信号进行占空比缩小处理生成控制信号 并传输，时钟子电路对所述控制信号进行延时、占空比缩小处理生成时钟信号并传输。9. 根据权利要求8所述的DC-DC转换装置，其特征在于，所述控制子电路包括第十MOS 管、第十一 MOS管、第十二MOS管、第一反相器、第二反相器和第一与门；所述时钟子电路包 括第一电阻、第三反相器、第四反相器、第三电容和第二与门； 所述第十MOS管和第^^一 MOS管的源极均连接电源端，第十MOS管的栅极连接第十MOS 管的漏极和第十一 MOS管的栅极，第^^一 MOS管的漏极连接第十二MOS管的漏极、第二反相 器的输入端和第二电容的一端，第十二MOS管的栅极连接第一反相器的输出端，第十二MOS 管的源极连接第二电容的另一端和地，第一与门的第一输入端连接第一反相器的输入端， 第一与门的第二输入端连接第二反相器的输出端，第一与门的输出端连接斜坡补偿电路的 第三输入端和第三反相器的输入端，第三反相器的输出端连接第一电阻的一端和第二与门 的第一输入端；第一电阻的另一端连接第四反相器的输入端、还通过第三电容连接第十二 MOS管的源极和地，第四反相器的输出端连接第二与门的第二输入端，第二与门的输出端连 接PWM调制电路。10.根据权利要求9所述的DC-DC转换装置，其特征在于，所述PWM调制电路包括误差 放大器、比较器、RS触发器、驱动电路、功率管、电感、二极管、第四电容、第二电阻、第三电 阻、第四电阻和负载； 所述误差放大器的正向输入端输入基准电压，误差放大器的反向输入端连接第二电阻 的一端和第三电阻的一端，误差放大器的输出端连接比较器的反相输入端，比较器的正相 输入端连接斜坡补偿电路的第三输入端，比较器的输出端连接RS触发器的R端，RS触发器 的S端连接脉冲产生电路的第二与门的输出端，RS触发器的Q端连接驱动电路的输入端， 所述驱动电路的输出端连接功率管的栅极；功率管的漏极连接二极管的正极、还通过电感 连接电压输入端；功率管的源极连接斜坡补偿电路的第二输入端、还通过第四电阻接地，所 述二极管的负极连接第二电阻的另一端和负载的一端、还通过第四电容接地，所述第三电 阻的另一端接地，负载的另一端接地。
【专利摘要】本发明公开了一种斜坡补偿电路及DC-DC转换装置，斜坡补偿电路包括复制单元、斜坡产生单元和控制单元；所述复制单元将输入的固定电流复制并传输给斜坡产生单元；斜坡产生单元在每个时钟周期开始时，根据所述固定电流产生对应的斜坡电压，将所述斜坡电压叠加在输入的电流采样信号之上获得斜坡信号；控制单元在每个时钟周期开始之前控制斜坡产生单元进行复位；其电路结构简单，大大减小了DC-DC转换装置的功耗和面积。
【IPC分类】H02M3/155
【公开号】CN104901534
【申请号】CN201510255200
【发明人】左事君, 姚森宝
【申请人】深圳创维－Rgb电子有限公司, 深圳创维半导体设计中心有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年5月19日
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