[发明专利]斜率补偿和环路带宽自适应控制电路及应用其的开关电源

说明书

技术领域

本申请涉及开关电源控制技术领域，尤其涉及一种斜率补偿和环路带宽自适应控制电路及应用其的开关电源。

背景技术

在开关电源设计中，特别是通讯电源，对开关频率的要求较高，为了方便用户使用，目前设计的开关电源芯片都会有专门的引脚用于连接外部时钟信号，便于用户根据实际应用设置外部时钟信号。当设置好外部时钟信号后，开关频率的大小也就确定了。开关频率的大小会影响芯片内部控制环路的稳定性和动态特性，进而影响开关电源的性能。特别的，对于采用电流模式控制的开关变换器，一般需要斜率补偿，以保证控制环路的稳定性，通常按最小开关频率f_{s_min}来设定斜率补偿，以保证开关电源在所有开关频率范围内的稳定性；同时也按f_{s_min}来设定环路带宽BW（即BW=f_{s_min}/π），但这会降低开关电源的动态特性。

上述按最小开关频率f_{s_min}设定斜率补偿和环路带宽，虽然保证了控制电路的稳定性，却降低了其动态特性，不利于开关电源达到最佳性能。

发明内容

有鉴于此，本申请目的在于提供一种斜率补偿和环路带宽自适应控制电路及应用其的开关电源，以同时满足控制电路对稳定性和动态特性的要求，解决现有应用于电流模式控制的功率级电路的控制电路动态特性差的问题。

为实现上述目的，本申请提供如下技术方案：

一种斜率补偿和环路带宽自适应控制电路，用于控制一电流模式控制的功率级电路，包括：

电压采样电路，与所述功率级电路连接，用于对所述功率级电路的输出电压进行采样，以得到表征输出电压的反馈电压；

跨导放大电路，与所述电压采样电路连接，用于根据所述反馈电压和预设的参考电压产生并输出电压补偿信号；所述跨导放大电路的跨导系数随开关频率的变化而变化；所述自适应控制电路的环路带宽正比于所述跨导系数；

电流补偿电路，与所述功率级电路连接，用于产生一随所述开关频率变化的补偿电流，并根据所述补偿电流和表征所述功率级电路的电感电流值的采样电流进行斜率补偿，产生并输出斜率补偿信号；

比较电路，分别与所述跨导放大电路和所述电流补偿电路连接，用于根据所述电压补偿信号和所述斜率补偿信号产生一PWM控制信号；

驱动电路，分别与所述比较电路和所述功率级电路连接，用于根据外部时钟信号和所述PWM控制信号驱动所述功率级电路。

优选地，所述电压采样电路包括第一分压电阻和第二分压电阻；

所述第一分压电阻和所述第二分压电阻依次串联接于所述功率级电路的输出端和地电位之间，以得到所述第一分压电阻和所述第二分压电阻的公共端的电压来作为所述反馈电压。

优选地，所述跨导放大电路包括跨导放大器、补偿电阻和补偿电容；

所述跨导放大器的同相输入端接收所述预设的参考电压，所述跨导放大器的反相输入端接收所述反馈电压；

所述补偿电阻和所述补偿电容依次串联接于所述跨导放大器的输出端和地电位之间；所述跨导放大器的输出端的电压作为所述电压补偿信号。

优选地，所述电流补偿电路包括加法器和采样电阻；

所述加法器的第一输入端接收所述采样电流，所述加法器的第二输入端接收所述补偿电流，所述加法器的输出端通过所述采样电阻连接至地；所述加法器的输出端与所述比较电路连接；所述加法器的输出端的电压作为所述斜率补偿信号。

优选地，所述电流补偿电路还包括补偿电流产生电路，用于产生所述补偿电流；

所述补偿电流产生电路包括脉冲发生器、第二比较器、非门、第一电压电流转换器、第二电压电流转换器、第一电流源、第二电流源、第三电流源、第一可控开关、第二可控开关、第三可控开关、第一电容和第二电容；

所述脉冲发生器，用于接收所述外部时钟信号以产生一脉冲信号，所述脉冲信号控制所述第一可控开关；

所述第一电流源与所述第一电容依次串联连接至地，所述第一可控开关的一端连接至所述第一电流源和所述第一电容的公共端，所述第一可控开关的另一端连接至地，所述第一可控开关用于控制所述第一电容的充放电；

所述第二比较器的同相输入端与所述第一电流源和所述第一电容的公共端连接，反相输入端接收预设的时钟信号基准电压；所述第二比较器用于产生并输出第二比较信号；

所述非门的输入端与所述第二比较器的输出端连接，用于对所述第二比较器输出的第二比较信号做逻辑非运算，以得到一非门信号；