CN101674069B - 斜坡产生电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种斜率产生电路。该斜坡产生电路包括等斜率产生电路，产生斜率不变的电压信号；和，斜坡加速电路，加速等斜率产生电路，产生斜率越来越大的电流或电压信号。本发明简单可靠；与普通的斜坡电路相比，消耗更小的电压余度。

Description

斜坡产生电路

技术领域

本发明涉及开关电源，具体地说涉及电流模式开关电源中的斜率补偿电路。 

背景技术

众所周知，在电流模式DCDC电路中，当占空比大于50％的时候，需要加入斜率补偿(也叫作斜坡补偿)来抑制系统的不稳定现象。电流模式DC-DC的基本波形如图6(A)所示。在稳态下Vc-mc＝iL，随着占空比变大，需要的斜坡补偿也要加大。通常为了系统稳定，往往都会选取最大的斜率，这样的话，mc就需要很大的电压余度。 

目前比较通用的补偿电路如图1所示，通过恒定电流I0给电容C0充电，ISLP也会是一个固定斜率的电流。但是在实际中系统需要的是一个随着占空比越大斜率越大的补偿电流。所以传统方法中，为了满足最大斜率的要求，往往会在所有占空比下都选择最大斜率，这样ISLP会是一个很大的斜率的电流。当补偿过大的时候，电路会从电流模式变成电压模式，从而产生不稳定现象。 

2001年1月23日授权的美国专利6177787披露了一种控制时序和斜率补偿的电路。然而，该专利使用数字的方法来产生一个斜率逐渐增大的电流，电路非常复杂，而且要求一个系统有一个远高于系统时钟的时钟来产生不同的相位，来切换电流，从而增大电流的斜率，这给系统带来不小的负担。 

发明内容

本发明的目的是提供能够克服以上问题的斜率补偿电路或斜坡产生电路。 

为此，本发明的目的通过提供一种斜坡产生电路实现。该斜坡产生电路包括恒定斜率斜坡电压产生电路，采用对电容进行充电的方式来产生斜率不变的电压信号；和，斜坡加速电路，将与所述电容有关的 电压转换成电流，并将该转换后的电流以正反馈方式加入到给所述电容充电的电流中，从而产生斜率越来越大的电流或电压信号。其中，所述斜坡加速电路还包括电流镜，该电流镜用于复制所述转换后的电流，以实现将所述电流加入到给所述电容充电的电流中。 

本发明可以产生一个斜率逐渐增大的电流。本发明简单可靠；与普通的斜坡电路相比，消耗更小的电压余度。 

附图说明

下面将参照附图对本发明的具体实施方案进行详细的说明，图中： 

图1是现有技术的斜率补偿电路； 

图2是根据本发明的原理示意图； 

图3是斜率逐渐增大的电流波形示意图； 

图4是根据本发明一种实施例的斜坡产生电路； 

图5是根据本发明另一种实施例的斜坡产生电路； 

图6(A)和(B)分别是现有技术和本发明的电流模式DC-DC的基本波形。 

具体实施方式

图2是根据本发明的原理示意图。本发明的原理是利用斜坡加速电路加速恒定斜率斜坡电压产生电路，从而得到一个斜率越来越大的电流或者电压信号。 

在一个实施方案中，斜坡电压产生电路采用对电容进行充电的方式实现。斜坡加速电路将转换后的电流加入到给该电容的充电电流中，这样给电容的充电电流就会越来越大，形成正反馈。从而给电容充电的电流越来越大，电容两端的电压斜率就会越来越大，最终产生的一个斜率越来越大的电流ISLP。产生的电流波形如图3所示。 

在另一个实施例中，恒定斜率斜坡电压产生电路可采用将电压加在电感上的方式实现。 

图4是根据本发明一种实施例的斜坡产生电路。如图4所示，恒定斜率斜坡电压产生电路具有一个电流源I0，电流源I0和电容C0串联连接在电压输入端和地端之间，为电容C0提供充电电流。一个周期性开断的开关Rset和电容C0并联连接。 

斜坡加速电路包括晶体管M3、M4和M5组成的电流镜，放大器A0和晶体管M0。其中，放大器A0的正输入端连接在电流源和电容之间的接点A上，放大器的负输入端连接在晶体管M0的源极(B点)上，放大器A0的输出端连接在晶体管M0的栅极上。电流镜的输入支路M4连接在电压输入端VIN和晶体管M0的漏极之间，第一输出支路M3连接在电压输入端VIN和A点之间，第二输出支路M5提供输出电流ISLP。 

在工作时Rset是重置信号，每个周期都重置电路。当Rset导通时A点电压为零。当Rset关断时，I0开始给C0充电。此时M0、M4、M3和M5上没有电流。随着C0上的压降越来越大，A0和M0保持A点和B点的电压相同，同时慢慢上升。那么流过R0的电流慢慢增加，流过M4的电流也会慢慢增加。此电路的关键在于M3是M4管子电流的镜像，当M4电流慢慢上升的时候，M3的电流也会慢慢上升。这就意味着，给C 0充电的电流也会越来越大，造成的结果就是A，B两点的电流会越来越大，流过M4，M3和M5的电流也会越来越大。因此ISLP会是一个越来越大的电流。 

需要指出，除图4所示的M3-M5构成的电流镜电路，还可以采用其它形式的电流镜。放大器A0也可以采用各种各样的放大器。 

图5是根据本发明另一种实施例的斜坡产生电路。不同于图4的是，在图5中，用M1和M2代替运放A0和M0。当Rset关断时，I0通过M1开始给C0充电。此时M2、M4、M3和M5上没有电流。随着C0上的压降越来越大，M1和M2保持A点和B点的电压相同，同时慢慢上升。那么流过R0的电流慢慢增加，流过M4的电流也会慢慢增加，M3也由此通过M1加到对电容的充电电流中。这就意味着，给C0充电的电流也会越来越大，造成的结果就是A，B两点的电流会越来越大，流过M4，M3和M5的电流也会越来越大。因此ISLP会是一个越来越大的电流。 

本发明可以产生一个斜率之间增大的电流。本发明简单可靠；与普通的斜坡电路相比，消耗更小的电压余度(参见图6(B))，可以应用在不同的电路场合。 

本发明的斜坡产生电路不仅可以用作为电流模式开关电源中的斜率补偿电路，还可以应用在其它电路中。 

显而易见，在此描述的本发明可以有许多变化。比如，可以给M1和M2加上cascode(射地-基地放大器)；或者把R0改成MOS电阻， 电路也可以正常工作。这种变化不能认为偏离本发明的精神和范围。因此，所有对本领域技术人员显而易见的改变，都包括在本权利要求书的涵盖范围之内。 

Claims (6)

1.一种斜坡产生电路，包括恒定斜率斜坡电压产生电路，采用对电容进行充电的方式来产生斜率不变的电压信号；和，斜坡加速电路，将与所述电容有关的电压转换成电流，并将该转换后的电流以正反馈方式加入到给所述电容充电的电流中，从而产生斜率越来越大的电流或电压信号；

其中，所述斜坡加速电路还包括电流镜(M3，M4，M5)，该电流镜用于复制所述转换后的电流，以实现将所述电流加入到给所述电容充电的电流中。

2.如权利要求1所述的斜坡产生电路，其中所述恒定斜率斜坡电压产生电路包括电容(C0)和对电容充电的电流源(I0)，以及并联在电容两端的周期性开断的开关(Rset)。

3.如权利要求1或2所述的斜坡产生电路，其中所述斜坡加速电路包括电压输入端和地端；所述电流镜(M3，M4，M5)具有输入支路(M4)、第一输出支路(M3)和第二输出支路(M5)；

且所述斜坡加速电路还包括：

放大器(A0)，

晶体管(M0)，其源极经电阻(R0)接地；

其中，放大器的正输入端连接在恒定斜率斜坡电压产生电路的输出端上，放大器的负输入端连接在晶体管的源极上，放大器的输出端连接在晶体管的栅极上；电流镜的输入支路连接在电压输入端和晶体管的漏极之间，第一输出支路连接在电压输入端和放大器的正输入端之间，第二输出支路提供输出电流。

4.如权利要求2所述的斜坡产生电路，其中斜坡加速电路包括电压输入端和地端；所述电流镜(M3，M4和M5)具有输入支路(M4)，第一输出支路(M3)和第二输出支路(M5)；

且所述斜坡加速电路还包括：

第一晶体管(M1)，具有彼此相连的栅极和漏极；

第二晶体管(M2)，第二晶体管的源极经电阻(R0)接地，第二晶体管的栅极与第一晶体管的栅极相连；

其中，电流源连接在电压输入端和第一晶体管的漏极之间，为第一 晶体管提供偏置电流；开关和电容并联连接在第一晶体管的源极和地之间；电流镜的输入支路连接在电压输入端和第二晶体管的漏极之间，第一输出支路连接在电压输入端和第一晶体管的漏极之间，第二输出支路提供输出电流。

5.如权利要求3或4所述的斜坡产生电路，其特征在于电流镜的输入支路、第一输出支路和第二输出支路分别由单个晶体管构成。

6.如权利要求3或4所述的斜坡产生电路，其特征在于所述电阻由晶体管构成。 

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