基于BOOST型DC/DC转换器的斜坡补偿电路

峰值电流控制模式的DC-DC变换器因其动态响应快、输出电压稳定，在开关电源中广泛应用。当其占空比小于50%时，系统能够稳定工作；但是当占空比大于50%时，系统就不能稳定工作了。基于此，利用斜坡补偿技术，提出一种基于BOOST型DC-DC变换器的斜坡补偿电路，用以解决系统不稳定的问题。该电路结构简单，实现方便，提高了系统的稳定性。
1 斜坡补偿结构及原理
1.1 BOOST型DC-DC变换器
BOOST型变换器也被称为升压型变换器[1-2]，其传统结构如图1所示。

参考文献[3]提出，当开关管M导通时，电感L上有电流流过并存储电能，二极管VD截止，电容C给负载提供电能。当开关M截止时，电感L上产生相反的电动势，此时二极管VD导通，电感L通过二极管VD向负载R释放电能，并为电容充电。
1.2 整体电路环路结构
参考文献[4]指出，峰值电流控制模式的DC-DC变换器具有动态响应快、输出电压稳定等许多优点。因此采用峰值电流控制模式的DC-DC变换器[5]，如图2所示。

2 斜坡补偿电路的实现
2.1 电路原理分析
本设计的斜坡补偿电路如图4所示。电路正常工作时，基准电流信号I_SLOPE通过电流镜M1、M2、M3、M7镜像到M7的漏极，因此M7漏极电流值为I1不变[9]；误差放大器产生的误差放大信号VE通过一个源跟随器(由放大器和MOS管M6组成)将电压跟随到电阻R1上，图4中R和C为放大器的补偿。此时，R1上的电压不变，因此流过R1上的电流I2也不变。SLOPE为OSC模块产生的锯齿波信号，该信号通过R2产生一个锯齿波电流信号I3，电流I3通过电流镜M9、M8镜像到M8的漏极电流I4。由于电流I1不变，因此电流I4的改变导致M6漏极电流I5的改变，由此产生一个锯齿波电流信号，该电流通过电流镜M5、M11镜像为电流I6，再通过MOS管M12输出，最终产生一个斜坡电压VC用于斜坡补偿。
图4中，TRIM_SLOPE用来调节电流镜M8、M9的比例系数，最终调节输出斜坡电压的幅值。当TRIM_SLOPE为低时，M14导通，M13并联在M5两端，电流镜M5、M11比例系数为2:1；当TRIM_SLOPE为高时，M14截止，电流镜M5、M11比例系数为1:1，实现微调斜坡电压的功能。

图5是上图斜坡补偿电路中运算放大器的内部电路，该电路采用折叠共源共栅型运放完成相应功能。

本文针对现有补偿电路结构复杂、补偿效果差的缺陷，设计了一种基于BOOST型DC/DC变换器的斜坡补偿电路。该电路具有电路结构简单、补偿效果稳定的特点。利用VIS标准0.4 μm BCD工艺进行仿真，结果表明，通过该斜坡补偿电路可以满足系统稳定输出的要求。该电路可用于BOOST型DC-DC的LED" style="color:; text-decoration: none; FONT-weight: bold; ">LED驱动电路中，具有较高的实用价值。
参考文献
[1] ZHANG Z，THOMSEN O C，ANDERSEN M A E.Softswitched dual-input DC-DC converter combining a boost half-bridge cell and a voltage-fed full-bridge cell[J].IEEE Transactions on Power Electronics，2013，28(11)：4897-4902.
[2] 张彦科，鲍嘉明.一种基于升压DC-DC变化器的白光LED驱动芯片[J].微电子学，2011，41(4)：525-527.
[3] 王松林，田锦明，来新泉，等.高效同相的降压-升压DC/DC转换器的控制方法[J].仪表技术与传感器，2006，7(20)：54-60.
[4] 罗鹏.采用峰值电流模PWM控制的BOOST型DC-DC转换器的设计[D].西安：西安电子科技大学，2010.
[5] 梁鼎，张小平.新型Buck-Boost矩阵变换器的自抗扰控制策略[J].仪表技术与传感器，2013，4(4)：77-80.
[6] KONDRATH N，KAZIMIERCZUK M K.Control current and relative stability of peak current-mode controlled pulse width modulated dc-dc converters without slope compensation[J].IET Power Electronics，2010，3(6)：936-946.
[7] Liu Jiaying，Wu Xiaobo.A novel piecewise linear slope compensation circuit in peak current mode control[C].IEEE Conference on Electron Devices and Solid-State Circuits，2007.
[8] KONDRATH N，KAZIMIERCZUK M K.Loop gain and margins of stability of inner-current loop of peak currentmode-controlled PWM dc-dc converters in continuousconduction mode[J].IET Power Electronics，2011，4(6)：701-707.
[9] 李帅，张志勇，赵武，等.一种用于Buck DC-DC转换器的自适应斜坡补偿电路[J].电子技术应用，2010，36(2)：51-57.