[发明专利]一种适用于宽转换比升压变换器的自适应电流检测电路

说明书

技术领域

本发明属于集成电路技术领域，具体涉及一种宽转换比升压直流-直流变换器。

背景技术

直流-直流变换器(DC-DC Converter)广泛应用于各种电子系统中，特别是基于电感型的直流-直流变换器，由于其效率高、输出电流能力大的优点，应用最广。根据变换器输入电压与输出电压的关系可以分为降压型(BUCK)、升压型(BOOST)和升降压型(BUCK-BOOST)。其中升压型变换器用于提升电源电压对各种需要较高压供电的电路模块进行供电。例如在一些手持设备的显示屏中，4个串联的LED背光灯大概需要12伏的电压，而一般电池的输出电压只有2.7V~5.5V。这就需要升压型变换器对电池电压进行提升后给LED串供电。且在同一个应用系统中，可能有不同的电压需要，一个宽转换比的变换器将会减少系统的复杂性。

BOOST型变换器主要由功率级和控制级构成。功率级主要由输入滤波电容、功率电感、功率开关管、续流二极管和输出滤波电容组成。控制级主要由补偿网络、PWM调制器等构成反馈系统，使得输出电压保持恒定。

BOOST型变换器在其功率级的传输函数中包含两个极点和一个右半平面的零点，使得在传统的电压控制模式和电流控制模式下，补偿网络比BUCK型复杂，并且难以在一个宽的转换比下保持系统稳定和良好的瞬态响应。一般产品都是采用在不同的转换比下通过片外选择不同的补偿网络的方法来实现，使得补偿网络无法在片内集成，增加了片外原件的数量，提高了成本。另外在BOOST电路中，由于其输出电流不连续，使得迟滞控制无法直接被采用。因而改进现有的控制方法，采用新的控制技术来设计BOOST型变换器，具有较强的学术价值和良好的应用潜力。

发明内容

本发明的目的是在于提出一种新的适用于宽转换比升压直流-直流变换器的自适应电流检测电路，以保证系统稳定性和良好的瞬态响应的同时，不需要片外补偿网络，降低系统的成本，减少片外原件的数量，以符合便携化的要求。

本发明提出的适用于宽转换比升压直流-直流变换器的自适应电流检测电路，是基于固定关断时间控制模式，根据输出电压的不同，自适应地改变电感电流的采样增益，从而使得系统在一个宽转换比的工作范围内具有良好的稳定性和瞬态响应，并且不需要片外选择补偿网络。实现该技术的电路包括：单周期双采样电路1；基准电平产生电路2；增益自适应电路3。其中单周期双采样电路1用于产生两个采样信号：电感电流信号与输出电压信号；这两个信号提供给增益自适应电路3；基准电平产生电路2产生一个基准电平，提供给增益自适应电路3；增益自适应电路3利用单周期双采样电路1和基准电平产生电路2提供的信号，产生所需的与输出电压自适应的电感电流采样信号。

所述的单周期双采样电路1如附图1所示，其具体连接关系为：VLX与电阻R₃的左端及采样开关1的左端相连，电阻R₃的右端与采样开关2的左端及电阻R₄的上端相连，电阻R₄的下端与MOS管M3的漏端相连，MOS管M3的栅端和源端分别与M3的漏端和地相连。采样开关2的右端与电容C₂的上端相连，电容C₂的下端与地相连。采样开关1的右端与电阻R1的左端相连，电阻R₁的右端与电阻R₂的上端及电容C₁的上端相连，电阻R₂的下端和电容C₁的下端均与地相连。单周期双采样电路1的输出为电感电流采样信号与输出电压采样信号。它在在功率管开启时功率管的漏端电压为电感电流乘以其导通电阻，采样此电压作为电感电流采样信号即第一采样信号；在功率管关闭时，功率管漏端电压为输出电压加上二极管的压降，将此信号经过处理后采样保持作为输出电压信号即第二采样信号。