适用于高频电流模式转换器的斜坡补偿电路的设计与实现

电压为0，上端电压，此电压为一斜坡信号。当SWON为高时，表示外部功率管打开，此时ISEN端有采样电流信号，并且SWON的高电平会打开关VT4，关闭开关VT3.此时电容C2下端的电压变为ISEN采佯信号，这时根据电容C2两端电荷公式：


ICharge.t=C2△U=C2（U（t）-UISEN） （8）


求得电容C2上端电压为，即实现了斜坡补偿中的加法功能。出于上述没有反馈环路的加法器极大地减小了反馈电路引起的延迟，因此当转换器工作在更高开关频率时（通常会大于2MHz）能有更好的稳定性和可靠性。


实际的电路中，由于开关管VT4会引入尖峰毛刺，进而可能会导致PWM比较器误输出。所以一般会在ISEN信号通路处加入一个简单的RC滤波器，这时就会有一个电阻R串接在电容下端和ISEN信号端之间。因此在当SWON为高电平时，由于此时VT3关闭，所以会有一个大小等于IChar ge的电流流过电阻R，从而使ISEN采样信号与电容下端电压产生偏差。解决方法是在电容C2下端加入一个电流为ICharge的电流源，引入电流源后(如图3中I3所示)，SWON为高电平时流过R的电流就可以忽略不计，此时斜坡补偿的误差就可以大大减小。

实际的充电电流产生电路如图4所示，该电路的主体结构是一个自偏置的电流源，因此其对电源的干扰不敏感，其主要是由跨导放大器，VT 1，芯片外接电阻RT和电流镜组成。由于跨导放大器，VT1和电阻RT组成了一个负反馈结构，所以此时流过VT1的电流，即充电电流ICharge等于UREF／RT，此充电电流经过电流镜镜像到充电电容。因此斜坡的斜率可以表示为：

根据斜坡补偿原理，要满足

3 仿真结果

利用上华0.5μm CMOS工艺和cadence软件对这种设计方法进行了仿真验证。斜坡信号、采样电流信号、相加信号波形如图5所示。

图5中ISEN信号为电流采样信号，RAMP为频率为1.2MHz，斜率为的锯齿波。可以看到当t=1.01μs时，ISEN信号的电压值为249mV，RAMP信号的电压值为233mV，RAMP+ISEN信号测得为491 mV，误差为1.8％。基本能够实现两个信号的准确相加，从而实现斜坡补偿。

图6为加电流源与不加电流源时的采样误差对比图。

3 结束语

本文设计了一种结构简单的斜坡补偿电路，这种简单的结构因为不包含加法器的内部反馈环路，因此极大地避免了对系统带宽的限制，从而可以使转换器的开关频率得到提高。仿真结果表明，此电路能很好的实现采样电流信号与斜坡信号的相加，即能很好地实现斜坡补偿。