专利名称：用于消除电流模dc-dc变换器中斜坡补偿温度影响的电路结构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种DC-DC变换器中的电路结构，尤其是一种用于消除电流模 DC-DC变换器中斜坡补偿温度影响的电路结构，属于DC-DC变换器的技术领域。
背景技术：
DC-DC变换器根据所采用的反馈方式可以分为电压模和电流模两种类型。其中， 电压反馈控制是开关电源最基本的一种控制技术，属于单环反馈控制方式。电压反馈控制只通过一个电压反馈信号实现整个电路的负反馈，整个控制电路中只有一个反馈环路，是一种单环控制系统。电流控制可以分为平均电流和峰值电流反馈控制，由于平均电流反馈控制电流放大器在开关频率处的增益有最大限制，而且双闭环放大器带宽、增益等参数设计调试复杂，因此在实际中很少采用。通常所说的电流反馈控制都是指峰值电流反馈控制。 在峰值电流反馈控制模式的开关电源中，当占空比大于50%时，会出现输出振荡，因此需要对采样的电流进行补偿；斜坡补偿电路可以保证电感平均电流不随输入电压以及导通时间的变化而变化。如图1所示为目前常用带斜坡补偿的峰值电流反馈控制结构框图。图1中，PMOS 管Sl表示主功率开关，NMOS管m表示同步整流开关，Vi为输入电压，FB表示输出电压Vout 反馈信号的输入端，电流检测模块1用于对滤波电感L的电流进行采样，并以电压的形式作为斜坡补偿电路的一个输入，振荡器3 —方面产生PWM控制器5的时钟信号，振荡器3通过 RS触发器4与PWM控制器5相连，用于开启功率开关管，另一方面提供用于斜坡补偿的锯齿波信号；误差放大器7 WVbkef表示带隙参考电压输入端，加法器2将电流检测1、振荡器3 中产生的斜坡补偿电压及直流电压VD。的输入累加后作为斜坡补偿输入到PWM比较器6的反相端。系统的工作原理为在正常工作期间，振荡器3产生的时钟信号在每个周期中都出触发RS触发器，将主功率开关Sl开启，电源Vi通过主开关向外部滤波电感L输出电流；在此期间，电流检测模块1对电感电流采样，并输入到PWM比较器6中。一旦电感电流达到峰值门限，PWM比较器输出信号将PWM控制器5复位，关断主功率开关管Si。误差放大器7将反馈电压与内部带隙基准源产生的基准电压进行比较后输出误差信号，所述误差信号用于设定电感峰值电流门限。当负载增加时，则会导致反馈电压信号FB偏低，从而使得误差放大器7的输出变高，峰值电流门限随之提高，直至平均电感电流与新的负载电流匹配，反之亦然。当主功率开关管Sl关断时，同步整流开关管m便会进行续流。但是，现有的斜坡补偿结构中会随温度的变化而变化，当斜坡补偿随温度变化后， 会导致DC-DC变换器带载能力下降，峰值电流增加，同时会增加DC-DC变换器的使用成本。
发明内容本实用新型的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种用于消除电流模 DC-DC变换器中斜坡补偿温度影响的电路结构，其结构简单，能提高输出带负载能力，降低使用成本，安全可靠。按照本实用新型提供的技术方案，所述用于消除电流模DC-DC变换器中斜坡补偿温度影响的电路结构，包括运算放大器，所述运算放大器的输出端与第五MOS管的栅极端相连，第五MOS管的源极端与运算放大器的反相端相连后通过第四电阻接地 ’第五MOS管的漏极端与第一 MOS管的漏极端、第一 MOS管的栅极端及第二 MOS管的栅极端相连，第二 MOS管的栅极端与第一 MOS管的栅极端相连，第二 MOS管的源极端与第一 MOS管的源极端、 第一三极管的集电极相连；第二 MOS管的漏极端分别与第一三极管的基极、第二三极管的基极及第五电阻相连，第五电阻对应于与第二 MOS管相连的另一端接地；第一三极管的发射极通过第六电阻接地；第二三极管的发射极通过第一电阻接地；第二三极管的集电极分别与第三MOS管的漏极端、第三MOS管的栅极端及第四MOS管的栅极端相连，第三MOS管的栅极端与第四MOS管的栅极端相连，第三MOS管的源极端与第二 MOS管的源极端相连，并分别与第四MOS管及第六MOS管的源极端相连；第四MOS管的漏极端通过第二电阻接地，第六 MOS管的漏极端通过第三电阻接地，第六MOS管的栅极端与第四MOS管的栅极端相连。所述运算放大器的同相端为参考电压Vkef的输入端。所述第一 MOS管、第二 MOS 管、第三MOS管、第四MOS管、第五MOS管及第六MOS管均为P型MOS管。所述第一 MOS管与第二 MOS管形成第一镜像源；第一 MOS管与第二 MOS管导电沟道的宽长比相同。所述第三MOS管、第四MOS管及第六MOS管形成第二镜像源；第三MOS管、第四MOS 管及第六MOS管导电沟道的宽长比为1 K2 K4。所述第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻及第六电阻为相同温度系数的电阻。所述第二电阻与第三电阻的阻值相同。本实用新型的优点第一 MOS管与第二 MOS管形成第一镜像源，第三MOS管、第四 MOS管及第六MOS管形成第二镜像源；运算放大器形成电压跟随器，通过第一镜像源后通过第一三极管产生峰值门限电压Vclamp;并通过第二三极管与第二镜像源后分别得到斜坡补偿电压Vslope及直流电压VDC，按照实际相应电阻的温度系数，调节相应的比例后，能够确保电感电流不随温度的变化而变化，确保采用峰值斜坡补偿控制不随温度的变化而变化，确保DC-DC变换器的带载能力，结构简单，降低了 DC-DC变换器的使用成本，安全可靠。
图1为现有电流模DC-DC变换器的结构框图。图2为本实用新型的电路原理图。附图标记说明1-电流检测模块、2-加法器、3-振荡器、4-RS除法器、5-PWM控制器、6-PWM比较器、7-误差放大器、8-运算放大器、9-第一镜像源及10-第二镜像源。
具体实施方式
下面结合具体附图和实施例对本实用新型作进一步说明。如图2所示为了消除电流模DC-DC变换器中斜坡补偿温度影响，提高DC-DC变换器带负载能力，降低DC-DC变换器的使用成本，本实用新型包括运算放大器8，所述运算放大器8的输出端与第五MOS管M5的栅极端相连，第五MOS管M5的源极端与运算放大器8的
4反相端相连后通过第四电阻R4接地。运算放大器8的同相端为参考电压Vkef的输入端，运算放大器8形成的反相端与第五MOS管M5的源极端相连后形成电压跟随器。当运算放大器8的输出电压使第五MOS管M5导通后，参考电压VREF在通过第四电阻R4形成电流11。 电流Il可以表示为/1 = ^(1)
R4第五MOS管M5的漏极端与第一 MOS管Ml的漏极端、第一 MOS管Ml的栅极端及第二 MOS管M2的漏极端相连，第二 MOS管M2的栅极端与第一 MOS管Ml的栅极端相连，第一 MOS管Ml的源极端与第二 MOS管M2的源极端相连，第一 MOS管Ml与第二 MOS管M2均为P 型MOS管。第一 MOS管Ml与第二 MOS管M2间形成第一镜像源9，且第一 MOS管Ml与第二 MOS管M2间相应导电沟道宽长比相同，也即第一 MOS管Ml与第二 MOS管M2的漏极电流相同。经过第一 MOS管Ml与第二 MOS管M2镜像后，在第二 MOS管M2的漏极端得到电流II， 电流11经过第五电阻R5产生分压后，在第二 MOS管M2的漏极端得到电压Vl，电压Vl可以表示为V1 = ^*R5(2)
R4其中，第四电阻R4与第五电阻R5为相同温度系数的电阻；令H = ^，得到
R4Vl = kl*VKEF (3)第二 MOS管M2的源极端与第一三极管Ql的集电极相连；第二 MOS管M2的漏极端分别与第一三极管Ql的基极、第二三极管Q2的基极及第五电阻R5相连，第五电阻R5对应于与第二 MOS管M2相连的另一端接地；第一三极管Ql的发射极通过第六电阻R6接地；第二三极管Q2的发射极通过第一电阻Rl接地；第二三极管Q2的集电极分别与第三MOS管 M3的漏极端、第三MOS管M3的栅极端及第四MOS管M4的栅极端相连，第三MOS管M3的栅极端与第四MOS管M4的栅极端相连，第三MOS管M3的源极端与第二 MOS管M2的源极端相连，并分别与第四MOS管M4及第六MOS管M6的源极端相连；第四MOS管M4的漏极端通过第二电阻R2接地，第六MOS管M6的漏极端通过第三电阻R3接地，第六MOS管M6的栅极端与第四MOS管M4的栅极端相连。第三MOS管M3、第四MOS管M4及第六MOS管M6均为P型 MOS管；且第三MOS管M3、第四MOS管M4及第六MOS管M6形成第二镜像源10，且第三MOS 管M3、第三MOS管M4及第六MOS管M6相应导电沟道的宽长比为1 K2 K4。第一 MOS 管Ml、第一 MOS管M2、第三MOS管M3、第四MOS管M4及第六MOS管M6的源极端对应相连后与相应的偏置电源相连。电压Vl经过第一三极管Ql的BE结(基极与发射极)压降后，在第六电阻R6上形成电压Vclamp，且电压Vclamp (为峰值门限电压)可以表示为Vclamp = VI-Vbe = k I^Veef-Vbe (4)同时，电压Vl经过第二三极管Q2的BE结压降后，在第一电阻Rl上产生电压V2， 电压V2经过第一电阻Rl后形成电流12，所述电流12可以表示为
—1 TO kl* vREF-yBE 所述电流12也即第三MOS管M3的漏极端电流，由于第三MOS管M3、第四MOS管M4及第六MOS管M6间形成第二镜像源10，且相应导电沟道的宽长比为1 K2 K4，从而能够得到第四MOS管M4及第六MOS管M6相应的漏极电流。第四MOS管M4漏极端的电流为Islope,电流Islope可以表示为Islope = k2*I2(6)则电流Islope通过第二电阻R2后产生的电压Vslope，即为斜坡补偿电压Vslope 表示为
权利要求1.一种用于消除电流模DC-DC变换器中斜坡补偿温度影响的电路结构，其特征是包括运算放大器(8)，所述运算放大器(8)的输出端与第五MOS管(M5)的栅极端相连，第五 MOS管(M5)的源极端与运算放大器⑶的反相端相连后通过第四电阻(R4)接地；第五MOS 管(M5)的漏极端与第一 MOS管(Ml)的漏极端、第一 MOS管(Ml)的栅极端及第二 MOS管 (M2)的栅极端相连，第二 MOS管(M2)的栅极端与第一 MOS管(Ml)的栅极端相连，第二 MOS 管(M2)的源极端与第一MOS管(Ml)的源极端、第一三极管Oil)的集电极相连；第二MOS管 (M2)的漏极端分别与第一三极管Oil)的基极、第二三极管的基极及第五电阻(R5)相连，第五电阻(R5)对应于与第二 MOS管(M2)相连的另一端接地；第一三极管Oil)的发射极通过第六电阻(R6)接地；第二三极管⑴幻的发射极通过第一电阻(Rl)接地；第二三极管0^2)的集电极分别与第三MOS管(M3)的漏极端、第三MOS管(M3)的栅极端及第四MOS 管(M4)的栅极端相连，第三MOS管(M3)的栅极端与第四MOS管(M4)的栅极端相连，第三 MOS管(M3)的源极端与第二 MOS管(M2)的源极端相连，并分别与第四MOS管(M4)及第六 MOS管(M6)的源极端相连；第四MOS管(M4)的漏极端通过第二电阻(R2)接地，第六MOS管 (M6)的漏极端通过第三电阻(R3)接地，第六MOS管(M6)的栅极端与第四MOS管(M4)的栅极端相连。
2.根据权利要求1所述用于消除电流模DC-DC变换器中斜坡补偿温度影响的电路结构，其特征是所述运算放大器(8)的同相端为参考电压VREF的输入端。
3.根据权利要求1所述用于消除电流模DC-DC变换器中斜坡补偿温度影响的电路结构，其特征是所述第一 MOS管(Ml)、第二 MOS管(M2)、第三MOS管(M2)、第四MOS管(M4)、 第五MOS管(]\β)及第六MOS管(Μ6)均为P型MOS管。
4.根据权利要求1所述用于消除电流模DC-DC变换器中斜坡补偿温度影响的电路结构，其特征是所述第一 MOS管(Ml)与第二 MOS管(M2)形成第一镜像源(9)；第一 MOS管 (Ml)与第二 MOS管(M2)导电沟道的宽长比相同。
5.根据权利要求1所述用于消除电流模DC-DC变换器中斜坡补偿温度影响的电路结构，其特征是所述第三MOS管(Μ； )、第四MOS管(M4)及第六MOS管(M6)形成第二镜像源(10)；第三MOS管(M3)、第四MOS管(M4)及第六MOS管(M6)导电沟道的宽长比为 1 K2 K40
6.根据权利要求1所述用于消除电流模DC-DC变换器中斜坡补偿温度影响的电路结构，其特征是所述第一电阻(Rl)、第二电阻(R2)、第三电阻(R3)、第四电阻(R4)、第五电阻 (R5)及第六电阻(R6)为相同温度系数的电阻。
7.根据权利要求6所述用于消除电流模DC-DC变换器中斜坡补偿温度影响的电路结构，其特征是所述第二电阻(R2)与第三电阻(R3)的阻值相同。
专利摘要本实用新型涉及一种用于消除电流模DC-DC变换器中斜坡补偿温度影响的电路结构，其运算放大器的输出端与第五MOS管的栅极端相连，第五MOS管的源极端通过第四电阻接地；第五MOS管的漏极端与第一MOS管的漏极端、第一MOS管及第二MOS管的栅极端相连；第二MOS管的漏极端分别与第一三极管的基极、第二三极管的基极相连；第一三极管的发射极通过第六电阻接地；第二三极管的发射极通过第一电阻接地；第二三极管的集电极分别与第三MOS管的漏极端、第三MOS管的栅极端及第四MOS管的栅极端相连，第三MOS管的栅极端与第四MOS管的栅极端相连；第四MOS管的漏极端通过第二电阻接地，第六MOS管的漏极端通过第三电阻接地。本实用新型能提高输出带负载能力，降低使用成本，安全可靠。
文档编号H02M1/32GK202197212SQ20112016997
公开日2012年4月18日 申请日期2011年5月25日 优先权日2011年5月25日
发明者朱波 申请人:无锡新硅微电子有限公司