一种基于开关电容的斜坡产生与求和电路

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第ｌ期吴了等：一种基于开关电容的斜坡产生与求和电路１４７

通过本文的第一部分有关峰值电流控制的ＤＣ／ＤＣ

变换器稳定性的分析，可知电路需要满足式（７），以避免电路在占空比大于５０％时产生次谐波振荡：

ｌ１Ｖ

ｍ。≥÷ｍ２．一＝÷半！（７）－二Ｄ

式中：匕．～是变换器的最大输出电压，ｍ：．一为电路在复位状态时电感电流的最大斜率，此斜率与输入、输出电压和电感值相关。在设计峰值电流控制的Ｂｕｃｋ型ＤＣ／ＤＣ变换器时，需要根据最大输出电压，即最差情况下的电压，选择合适的电感值，以得到需要补偿的斜率。由于在本电路设计中斜坡补偿的斜率为ｉ，／ｃ。，所以式（８）成立：

ｌ，ｍｃ

Ｃ。ｋ

（８）在式（８）中，ｋ为电流到电压的转换率，其大小因电流采样技术的不同而有所不同。一般而言，ｋ值满足式（９）。

。ＭＣｃ

后２—ｇｓ—Ｃｓ

（９）式（９）中肘为功率开关管电流与采样电流的比值。结合式（７）、式（８）、式（９），可以得，ｒ与匕．一的关系，如式（１０）所示。

，，≥了１Ｒ面，Ｃｓ匕，一（１０）

同时，为了确保电路在求和状态时，ｒ为恒流源，需要使得电路在复位状态时，电容Ｃ有足够的电荷释放，考虑最差情况即整个开关周期内电路都处于求和状态，有式（１１）。

，，≤警＝华

’

‘一７’

式中：屹州。为开关电源输入电压的最小值，ｔ一为在一个开关周期内主功率管导通的最大时间，Ｑ幽为电容Ｃ，上储存电荷量的最小值，从式（１０）与式（１１）得到式（１２）。根据式（１２）可知，设计满足要求的恒定电流，，可

以保证提出的电路工作正常，且确保整个环路的稳定。告％磐≤‘≤毕（１２）

由以上分析可知，在设定电路参数时，首先确定电容Ｃ，，为了消除寄生电路对精度的影响，应尽量保证其值远远大于开关电容放大器输入级的寄生电容；然后根据开关电容放大器输出的电压幅度以及带载能力，确定ｃ。等其他电路参数；考虑最差情况，根据式（１２）计算出恒流源电流ｊ，，最后根据式（１１）确定Ｃ，的大小，并进行必要的设计迭代。

４仿真验证

为了验证本文所提出的电路的正确性，使用０．５ｋｕｎＣＭＯＳ丁艺实现了包括图２所示电路的峰值电流控制的Ｂｕｃｋ型ＤＣ／ＤＣ变换器，设计的版图如图５所示。

图５版图实现

Ｆｉｇ．５Ｌａｙｏｕｔｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ

其中（ａ）部分为整个变换器的版图，（ｂ）部分为本文设计的斜坡产生与求和电路版图。使用ＨＳＰＩＣＥ对变换器进行版图后仿，电路在稳态条件下占空比大于５０％时电路关键点的电压波形如图６所示，图中Ｈ。。、Ｋ嘶。ｋ，分别表示在变换器的输入电压为５Ｖ，输出降压为３．３Ｖ时，采样电感电流信号的感应电压波形、感应电压与斜坡补偿电压求和后的电压波形和变换器的输出波形。从图６中可以看出，在主功率开关管截止时间段内，最大只有７．３ｍＶ的下降感应电压，但经过感应电压放大和斜坡补偿后，可以得到最大为０．２３３Ｖ的上升电压。仿真结果表明提出的电路能够在ＤＣ／ＤＣ变换器中稳定工作，且实现了斜坡产生及求和的功能。

３４５ｕ３４６ｕ３４７ｕ３４９ｕ３４９ｕ妣

ｒ，｜

图６模拟仿真结果

Ｆｉｇ．６Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ

ｒｅｓｕｌｔ

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第１期吴了等：一种基于开关电容的斜坡产生与求和电路１４９

［１６］［１７］

１９２４－１９２９．

ＬＥＥＨＣ，ＣＨＡＮＧＫＴ，ＣＨＥＮＫＨ，ｅｔａ１．Ｐｏｗｅｒ戤Ｉ．Ｖ－

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ｍｏｄｅＣＭＯＳＤＣ－ＤＣｃｏｎｖｅｒｔｅｒ［Ｃ］．ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆＦｉ肺

ＩｎｔｅｍａｆｉｏｎａｌＷｏｒｋｓｈｏｐｏｎＳｙｓｔｅｍ．．ｏｎ．．ＣｈｉｐｆｏｒＲｅａｌ．．Ｔｉｍｅ

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作者简介

吴了，２００８年于中南林业科技大学获

得学士学位，现在湖南大学攻读硕士学位，

主要研究方向为数模混合集成电路设计。

Ｅ．ｍａｉｌ：ｗｕｌｉａ０１５１＠１６３．嗍

ＷｕＬｉａｏ

ｇｒａｄｕａｔｅｄｆｒｏｍ

ＣｅｎｔｒａｌＳｏｕｔｈＵｎｉ—

ｖｅｒｓｉｔｙｏｆＦｏｒｅｓｔｒｙａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＷｉｔＩｌｂａｅｈｅ—

ｌｏｔｄｅｇｒｅｅｉｎ２００８．Ｈｅｉｓｃｕｒｒｅｎｔｌｙｐｕｒｓｕｉｎｇｈｉｓｍａｓｔｅｒｄｅｇｒｅｅｉｎ

ＨｕｎａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ．Ｈｉｓｒｅｓｅａｒｃｈｉｎｔｅｒｅｓｔｓａ聆ｉｎｔｈｅｆｉｅｌｄｏｆｄｉｇｉｔ—

ａｌ－ａｎａｌｏｇｍｉｘｅｄｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｃｉｒｃｕｉｔｓ．

邝继顺，２００５年于湖南大学获得博士

学位。现任湖南大学教授、博士生导师，主

要研究方向为集成电路测试、嵌入式系统。

Ｅ－ｍａｉｌ：ｊｓｈｋｕａｎｇ＠ｈｏｔｍａｉｌ．ｃｏｍ

ＫｕａｎｇＪｉｓｈｕｎｒｅｃｅｉｖｅｄｄｏｃｔｏｒｄｅｇｒｅｅｆｒｏｍ

ＨｕｎａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｉｎ２００５．Ｎｏｗｈｅｉｓａｐｒｏｆｅｓ—

ｓｏｔａｎｄＰｈ．Ｄ．ｓｕｐｅｒｖｉｓｏｒｉｎＨｕｎａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ．Ｈｉｓｍａｉｎ陀－

ｓｅａｒｃｈｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓｉｎｃｌｕｄｅｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｃｉｒｃｕｉｔｔｅｓｔｉｎｇａｎｄｅｍｂｅｄｄｅｄ

ｓｙｓｔｅｍ．万方数据

一种基于开关电容的斜坡产生与求和电路

作者：吴了， 邝继顺， 马卓， 郭苗苗， Wu Liao， Kuang Jishun， Ma Zhuo， Guo Miaomiao 作者单位：吴了,邝继顺,郭苗苗,Wu Liao,Kuang Jishun,Guo Miaomiao(湖南大学计算机与通信学院,长沙,410082)， 马卓,Ma Zhuo(国防科技大学计算机学院,长沙,410073)

刊名：

仪器仪表学报

英文刊名：CHINESE JOURNAL OF SCIENTIFIC INSTRUMENT

年，卷(期)：2011,32(1)

被引用次数：1次

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引证文献(1条)

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