從( 2)式可以看出，當(dāng)占空比小于50%時(shí)，m2m1，△I''''''''''''''''>△I，即一個(gè)周期后擾動電流增強(qiáng)，如圖4所示。這同樣也會引起輸出電壓在一段時(shí)間內(nèi)的振蕩

　4.斜坡補(bǔ)償?shù)脑矸治?/strong>

　　前面分析的兩個(gè)不穩(wěn)定情況實(shí)際上都是因?yàn)檎伎毡雀淖円鹆穗姼衅骄娏鞯淖兓?，最終導(dǎo)致輸出電壓在一段時(shí)間內(nèi)振蕩，尤其當(dāng)占空比大于50%時(shí)更加嚴(yán)重。如果能使系統(tǒng)在占空比足夠大的時(shí)候才發(fā)生上述不穩(wěn)定現(xiàn)象，就相當(dāng)于解決了這兩個(gè)問題。設(shè)圖1中電阻R3上的壓降為Vs，可以嘗試在Vs上疊加一個(gè)斜率為m，且在時(shí)鐘周期起點(diǎn)處等于零的電壓，則經(jīng)IA放大后相當(dāng)于在信號VIA上疊加了一個(gè)斜率為Avm的電壓。再設(shè)電感上有擾動電流AI，經(jīng)IA放大為AvAI。由圖5可以證明，經(jīng)過一個(gè)周期后這個(gè)擾動電流的值變?yōu)?/p>

　　把m1D=m2(1-D)代入(3)式得

　　要使擾動電流在第一個(gè)周期就減弱，必須要有

　　(5)式表明，在斜坡補(bǔ)償前，占空比達(dá)到50%后系統(tǒng)就開始不穩(wěn)定，斜坡補(bǔ)償之后，只要補(bǔ)償斜率m滿足式(5)的關(guān)系，系統(tǒng)始終是穩(wěn)定的。

　　由此可見，只要能確定電感電流下降沿的斜率m2和占空比D，就有可能設(shè)計(jì)出合適的斜坡補(bǔ)償電路，解決峰值電流控制型開關(guān)的輸出振蕩問題。

　　4.1 實(shí)際的斜坡補(bǔ)償電路分析

　　在電流模式PWM IC內(nèi)部集成斜坡補(bǔ)償電路要比理論分析復(fù)雜得多，因?yàn)樵诓煌瑧?yīng)用情況下，(5)式中的m2和D也會不同，所以很難對所有可能的情況作最好的補(bǔ)償。由( 5)式 可以看出，開關(guān)電源穩(wěn)定工作時(shí)占空比D和電感電流下降沿斜率m2越大，那么它所需的斜坡補(bǔ)償?shù)牧恳簿驮酱?。在連續(xù)工作模式中，D和m2都是由電路結(jié)構(gòu)決定的。而在不連續(xù)工作模式中，D是隨負(fù)載變化的量，m2是由電路結(jié)構(gòu)決定的。根據(jù)這個(gè)原理可以設(shè)計(jì)一個(gè)補(bǔ)償量隨占空比增大而增大，并且能夠適合一定范圍的m的斜坡補(bǔ)償電路，如圖6。其中Vcc是較穩(wěn)定的電壓，約為2.3V,Vosc是PWM內(nèi)部振蕩器輸出的鋸齒波，最小值和最大值分別為0.6V和1.7V, Vdrv是功率管的柵極控制信號，Iout是斜坡補(bǔ)償電流，輸出到電流采樣電阻(如圖1中的R3)的正端，從而在采樣電阻上疊加了一個(gè)電壓降，達(dá)到斜坡補(bǔ)償?shù)哪康摹?/p>

　　鉗位二極管DI、D2，分壓電阻網(wǎng)絡(luò)RI,R 2.R 3和R4共同決定了Q5, Q6和Q7的開啟點(diǎn)當(dāng)一個(gè)時(shí)鐘周期開始時(shí)，Vdrv由低變高，Q1管導(dǎo)通，同時(shí)Vosc從最小值開始以一定的斜率上升Q4、Q5, Q6和Q7先后開啟，這四個(gè)晶體管集電極電流的總和被由Q2, Q3, R9. R10構(gòu)成的比例電流鏡鏡像后輸出到Iout。

　　設(shè)NPN晶體管的開啟閡值為VTn,D l和D2的正向?qū)▔航刀紴閂D, Ql的C-E結(jié)壓降近似為零，則通過兩個(gè)二極管的電流為

　　因此Q4, Q5. Q6. Q7的開啟點(diǎn)分別為

　　其中Ib0、IQ50是Q6開啟時(shí)的二極管和Q5的電流，Ib1、IQ51、IQ60是Q7開啟時(shí)的二極管、Q5和Q6的電流。

　　Q2 的集電極電流為上述四個(gè)晶體管的集電極電流總和：

　　因?yàn)?Q4 ,Q5,Q 6和Q7是先后開啟的，所以補(bǔ)償電流在時(shí)間軸上的斜率dlout/dt將隨著Vosc的增大而增大，即斜坡補(bǔ)償?shù)牧侩S占空比增大而增大。

　　功率管的導(dǎo)通時(shí)間結(jié)束時(shí)，Vdrv由高變低，Ql關(guān)斷，Iout隨即降為零。這樣可以減少不必要的系統(tǒng)功耗。

　　考慮不同應(yīng)用情況下m2的變化范圍，計(jì)算(5)式就可以確定m隨D變化的曲線，再根據(jù)電流放大器IA的增益和振蕩器鋸齒波斜率計(jì)算可得各元件的尺寸。

　　圖7是在選取了元件尺寸后計(jì)算機(jī)仿真波形。其中Vosc是理想化的鋸齒波，Iout是輸出的補(bǔ)償電流，IQ4、IQ5、IQ6、 IQ7分別是Q4, Q5, Q6和Q7的漏極電流，可以看到，為了在占空比小于50%的時(shí)候系統(tǒng)更加穩(wěn)定，Q4在每個(gè)周期開始時(shí)就已經(jīng)開啟，但是電流的斜率較小。隨著Vosc以恒定的斜率上升，將先后在t1, t2, t3時(shí)達(dá)到Q5, Q6和07的開啟點(diǎn)。設(shè)Q4, Q5, Q6, Q7開啟后的電流斜率分別為m4, m5, m6和m7，

　　設(shè)電流采樣電阻的阻值為RS，那么疊加在該電阻上壓降的斜率為：

　5.結(jié)論

　　本文分析了傳統(tǒng)電流模式開關(guān)電源的工作原理及其優(yōu)劣，從原理上解釋了電流模式在占空比大于50%后輸出不穩(wěn)定的問題和解決的方法。在此基礎(chǔ)上本文分析了一個(gè)實(shí)用的斜坡補(bǔ)償電路結(jié)構(gòu)并詳細(xì)分析了其工作過程。通過HSPICE的仿真分析，得到了預(yù)期的結(jié)果，證明了該電路的可行性。