CN103543780A

CN103543780A - 一种用于开关稳压器的脉宽调制器电路

Info

Publication number: CN103543780A
Application number: CN201310509791.6A
Authority: CN
Inventors: 不公告发明人
Original assignee: Suzhou Baker Microelectronics Co Ltd
Current assignee: Suzhou Baker Microelectronics Co Ltd
Priority date: 2013-10-25
Filing date: 2013-10-25
Publication date: 2014-01-29

Abstract

一种用于开关稳压器的脉宽调制器电路，这里展示了一个脉宽调制的压控振荡器的输出，而不引入任何振荡器频率或振幅(坡度)调制的电路。一个加法电路连接到一个比较器，并且提供差分和/差输入、一个误差输入和一个来自振荡器或者其他来源的斜坡输入。斜坡和误差信号分别被连接，来调制比较器的输出的脉宽，并且通过微分关系下的和/差输入，能够得到脉宽调制。

Description

一种用于开关稳压器的脉宽调制器电路

技术领域

本发明与开关稳压器有关，其中一个开关占空比控制电源的能量转移。

背景技术

开关稳压器的输出电压由脉宽调制电路的占空比决定。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种脉宽调制器，其中由压控振荡器产生的斜坡信号与误差电压相比较，来产生一个拥有等于振荡器和取决于比较结果的占空比的频率。

本发明的另一个目的是产生一个恒定斜率的斜坡信号，它与误差电压比较产生一个拥有调制过的占空比的脉冲。

本发明的另一个目的是在一个和/差控制电压的响应下调制脉冲的宽度，其中一个由压控振荡器提供的恒定斜率的电压与一个误差电压相比较，来产生一个脉宽调制的输出脉冲。

本发明的技术解决方案是：

一个压控振荡器（VCO）能够成为锁相环（PLL）的一部分，并且被配置来产生一个提供到求和电路的输出斜坡信号。求和电路同样有一个误差信号被提供到输入端，还有一个差分和/差输入。求和电路反过来提供输入到有一个脉宽调制（PWM）输出的比较器。PWM输出的占空比与误差电压和和/差电压相关。这意味着斜坡电压能够有一定的斜率，这样的工作就仅仅与它决定频率的元件相关了。

在一个首选的例子中，求和电路包括一对差分工作的电流组合器。接收误差、斜坡和和/差电压的输入端耦合到压控恒流装置。求和电流被负载元件检测到，它产生电压，并且提供到常见的比较器。

和/差输入可以被增加或者减去斜坡或者误差电压。在许多应用中，这是十分有用的，如前馈,电流模式反馈(斜坡补偿),自适应启动等等。

对比专利文献：CN2882100Y 开关电源装置200620200258.7。

附图说明：

图1是先前技术常用的脉宽调制电路的模块图；

图2是图1电路的波形图；

图3是本发明电路的模块图；

图4是图3电路的波形图；

图5是图3中模块20求和电路的原理图。

具体实施方式：

图1是一个先前技术常用的脉宽调制电路的模块图。一个压控振荡器（VCO）10拥有一个电阻11和一个电容12。它在线路13处产生一个斜坡（或者锯齿）信号输出。VCO有一对压敏频率控制输入。端子14是输入端，通常连接到锁相环（PLL）的滤波器，端子15提供一个同步的输出。因此虽然VCO 10是电压响应，它基本频率还是取决于阻容连接。端子16处另一个输入端提供前馈输入，允许在外加电压下进行快速振荡器振幅(坡)调制。（前馈输入是用来提供一个初始开环补偿输入电压的变化。)在线路13的锯齿波可以调幅,而没有任何频率的变化,并且在端子16处作为一个电压的函数。注意,斜率不是恒定的。

线路13的锯齿波和在终端17的一个误差输入电压都提供到了比较器18。图2显示了图1电路的相关的波形。在端子19的比较器的输出是波形C。这是一个宽度随一个误差电压的函数变化的脉冲。波形A代表斜坡电压。随着误差电压上升，图示电路的脉冲宽度变窄。虚线轮廓中的波形B，显示了一个更高的振幅或坡度坡道。效果显示在虚线轮廓中的输出波形D，作为扩宽了的输出脉冲。因此，输出脉冲宽度可以被误差电压和前馈电压共同调节。有了这个系统，随着频率升高，它变得非常难以保持频率恒定，因为坡道跳变点必须随着坡道坡度改变，以保持一个恒定频率。

在理想系统中，工作频率是固定的，并且只有由电阻11和电容12还有在端子14的直流输入决定。其实每当VCO被调幅，其频率就会转变。这是由于这样的事实：即反激时间不能为零。此外温度响应分量的变化将通常使振荡频率对温度敏感。

一个避免了前馈电压引起的频移的方法就是将VCO和斜坡发生器动作分开，并且只有当斜坡发生器有前馈电压时才调制。这种方法需要一个双匹配组电阻器和电容器元件。

另一个问题涉及到前馈检测。一旦该系统建立后如图所示的前馈调制的VCO是朝着一个方向的。如图所示，增加了输出脉冲幅度，扩大了坡道(波形D)。如果需要前馈检测翻转，必须插入一个反相缓冲到线路16。

图3是本发明电路的模块图。其中的同样编号的部分与图1中有着同样的功能。图4是图3电路的波形图。主要的区别包括一个在比较器18的输入端的求和模块20。一对加法电路21和22共同连接到比较器的输入端和一对和/差输入端23和24。加法电路21将VCO斜坡和端子23处的同相（和）输入合并。加法电路22将端子17处的误差输入和端子24处的反相（差）输入合并。图4展示了图3电路的基本波形。可以看出，当误差电压上升，输出脉冲会变窄。斜坡波形会是恒定的幅度，但是在比较器18的同相输入端的它的电平将会取决于端子23处的电势。当斜坡电平提高了，可以看到输出脉冲变宽了。因此输出脉冲宽度正比于同相输入。

端子24处的反相电势会上升，更低的误差电压加到比较器18的反相输入端。因此，当这个电势上升，脉冲宽度会变窄。这意味着和/差动作的灵敏度可以被选择，而不需要依靠一个反相缓冲器。

图5是一个求和电路的原理图，它适合于IC构造，可以被用来实现图3中模块20的功能。加法电路21可以通过电流模式组合晶体管28的输出和电阻30的输出。四个晶体管25,26,28,29有四个电流吸收器31-34。电阻35-38衰减并且限制四个晶体管发射极的电路。电阻39差动互联晶体管25和28，而电阻 40差动互联晶体管26和29。电阻41和42分别返回晶体管26和29的基极到一个偏置电压源43。

输入端17,24,13和23处的电压分别偏置晶体管25,26,28和29。因为负载电阻27和30集中了晶体管的电流，比较器的输入是输入端电压的电压副本。电阻39使晶体管25和28差动工作，这样误差和斜坡电压能够被差动比较。电阻40使晶体管26和29差动工作，这样和/差输入也工作在不同方式下。在缺少任何和/差信号的时候，端子23和24将会是电压源43的电平。

本领域技术人员也会理解，本发明可以不同于上述的实例，所描述的实例仅为了说明的目的，而不是限制性的，并且本发明仅由权利要求限定范围。

Claims

1.一种用于开关稳压器的脉宽调制器电路，其特征是：一个脉宽调制电路接收到一个输入控制电压和一个误差电压，并且有一个输出端来提供一个被所述误差电压脉宽调制的输出脉冲的电路包括：一个压控振荡器来使得斜坡电压获得取决于输入控制电压和一个预定的斜率的频率；一个加法模块，它有一个耦合到接收所述斜坡电压的斜坡输入端，有一个耦合到接收所述误差电压的误差电压输入端，有差分求和还有差分输入端和一对输入端；有一个比较器，它有一对耦合到所述求和模块输出端的输入端，还有一个来提供所述输出脉冲的输出端，其中输出脉冲是可以被误差电压还有提供到和差输入端脉宽调制的，而不需要影响斜坡电压的频率或者斜率。

2.根据权利要求1所述的一种用于开关稳压器的脉宽调制器电路，其特征是：其中求和模块包括第一和第二个独立的加法器，每一个都有一个输出端耦合到比较器的输入端之一，第一加法器的输入端耦合到提供斜坡电压的装置和一个和/差输入端，第二加法器的输入端耦合到另一个和/差输入端还有所述误差输入端。

3.根据权利要求1所述的一种用于开关稳压器的脉宽调制器电路，其特征是：其中每个加法器包括：共集电极连接到一个第一负载元件的第一和第二晶体管，来提供它的输出，第一和第二恒定电流吸收器分别串联耦合到它们的发射极，提供电流控制信号的装置连接到它们的基极。

4.根据权利要求1所述的一种用于开关稳压器的脉宽调制器电路，其特征是：其中进一步包括串联耦合到第一和第二晶体管的发射极负反馈电阻，其中电压响应电流转移函数是线性化的。