На фиксированной частоте пиковый ток режиме PWM (Pulse WidthModulation) DC-DC преобразователей с традиционной схемой режим управления, по сравнению с переходной характеристики, высокая точность выхода, с возможностями и другие преимущества, они нашли широкое применение. Моделирование как важный элемент, схема компенсации наклона и текущий зондирования цепи ток управления PWM режим основу текущего режима управления, стабильность тока петля играет важную роль.
1 контур
Рисунок 1 показан типичный пиковый ток режиме PWM Boost DC-DC системы управления блок-схема. Космического напряжения, когда напряжение сигнала обратной связи получить Ошибка Ошибка усилитель сигнала, поступающего с В. Е. компаратора ШИМ, будет меняться с внутренней токовая петля, и ее пик выхода индуктор пиковый ток от имени треугольной волны или трапециевидной параболических волнообразные синтетических Сравнение сигнала Е. выйти PWM порог импульса. А именно:
В (1) Где: первая часть склона компенсации, используется, чтобы гарантировать стабильность токовая петля; второй отражает размер ток дросселя обычно создается ток схема забора, третий используется для создания фиксированных базовом уровне, что вход ШИМ компаратора на рисунке 1 типичных пиковый ток режиме система управления блок-схема PWMBoostDC-DC обеспечить подходящую операционную DC точки.
Таким образом, пиковый ток режим управления непосредственно не контролируется напряжение ширина сигнала ошибки импульса ШИМ, но, контролируя индуктор пик выходной ток размер, и косвенно контролируют ШИМ ширина импульса.
Однако, текущий режим структура определяет внутреннюю токовая петля существует в его цикл приложений больше чем на 50% нестабильности разомкнутой, к югу от гармонического колебания, неидеальной петли ответ, и уязвимы для шума, например, несколько присущего недостаток. В ответ на эти проблемы, петли компенсации, в дополнение к компенсации RC серии напряжения цикла, но также должен компенсировать токовая петля, токовая петля в целях удовлетворения требований устойчивости. Эффективное решение использовать наклона компенсации, а также в улучшении текущей точности выборки при одновременном сокращении потребления образца, в целях обеспечения стабильности токовая петля.
В данной работе осциллятора конденсатор зарядить и разрядить напряжение, V / I преобразования быть стабильным и легко отрегулировать наклон компенсации рампы, при использовании мощности SENSEFET как устройств для отбора проб, в сочетании с дизайном простота V / I преобразования, из выборки фактор воздействие температуры и процесс получения высокой точности в образцах, а также снижения потерь.
Цепь анализа 2
2,1 склона компенсации
Рисунок 2 показывает, В. Е. сигнал ошибки в напряжении склоне компенсации накладывается на метод. Е. является обратной связи напряжение ошибки петли усиливает сигнал, твердых сигнала линии индуктивности ток не увеличение нарушений, пунктирные линии накладываются △ нарушения I0 индуктора тока, D является рабочий цикл, M1, M2 являются эквивалентом пробы ток дросселя наклон и увеличение свободного хода.
Рисунок 2 (а), (б) показывает, что, если нет склоне компенсации, следующий цикл, текущее возмущения:
И после N циклов, вызванных I0 △ текущего △ ошибки как:
Из (3) видно, когда м2 M1, т.е. D> 50%, текущей △ ошибки в постепенно увеличить, что приведет к нестабильности системы.
Рисунок 2 (с) D> 50%, наложения напряжения смещения через индуктор текущего сигнала. Для волны, являются:
Очевидно, чтобы сделать петлю стабильности, и должны △ I1 <△ Ио, выполняется:
Объединяя (5) и (6) из двух формул может быть:
Таким образом, когда в самом худшем случае (D = 100%, что м2>> M1) для удовлетворения разомкнутой системы требованиям стабильности.
Схема, показанная на рисунке 1 приведена в текущее напряжение обратной связи накладываются на напряжение метод компенсации наклона. По сравнению анализа, два метода компенсации эквивалентны в силе, но в цепи второй метод является относительно простым, поэтому чаще используется.
2,2 принципы и методы текущей выборки
Традиционные текущего метода выборки электрических проточной переключатель смысле резистор в серии, так что не только снижает эффективность DC-DC конвертер, но и для традиционного процесса для принятия такого малое сопротивление также очень трудно. Чтобы компенсировать эти недостатки, эта выборка бумаги SENSEFET метод, основанный на простых добавить V / I преобразования схемы, сформировать простую структуру и высокую точность выборки цепи, схемы, показанной на рис л в образец главной цепи инструкциям. Где ММ POWER FET, дизайн его ширины к длине отношение очень большое, может уменьшить его сопротивление (типичное значение цепи 150 мОм), г-жа как SENSE FET; RSEN смысле резистор может быть использован в линейных трубки области MOS на сопротивление характеристик, что делает его такой же ширины, чтобы соотношение длины и г-жа Таким образом, на сопротивление и г-жа эквивалентны, обозначается RSEN. Чтобы уменьшить потери образца, вообще должны быть сделаны (W / L), мм <<(W / L) г-жа
Пусть (W / L) Г-жа: (W / L), MM = N (значения N, как правило, не менее 100), переключатель тока IM, Есть:
После простой и практичный выборка напряжения VSEN V / I преобразования цепи, он может быть преобразован в требуемый выборки текущего Изен сигнал, а затем с рампой токового сигнала ISLOPE наложенных в RΣ, вы можете получить необходимые VΣ напряжения.
3 Улучшенные схемотехника
3,1 склона генерации схемы
Рисунок 3 показывает улучшение цепи генератора рампы, рис, MP5, MP6 в соответствии с дифференциальной пары: Q1, Q2 матча (RCE (Q1) = RCE (Q2), для управления нагрузкой, и их площади эмиттера равна удвоенной Q3. нагрузки трубки Q1, Q2 использованием транзисторов, соответствующие высоким уровнем шума, в то время как значительно сокращается. Во 2 квартале между коллектором и базой добавить Q4 эмиттера транзистора, может быть уменьшена малых Q2 и Q3 базовый ток ID (MP6) сортировки, в Q2 и Q3 из базы и увеличения сопротивления между R4, могут быть использованы для увеличения 4 квартале β ВК встроенный генератор разряда конденсатора. пилообразного напряжения, Vc изменения в диапазоне от V1-V2. где V2 и V1 соответственно, генератор заряда и разряда высокого и низкого напряжения множество.
Основная задача этой цепи конденсатора на пилообразного напряжения в требуемый рампы тока.
3,2 токовой цепи выборки
Рисунок 4 показывает текущее выборки системой цепи. Ток выборки цепь состоит из трех частей: схема забора, схема буфера этапе и напряжения / тока (V / I) схемы преобразователя. Отраженный схема забора образцов которых напряжение VSEN индуктор тока, буфер может быть оптимизирована для обработки средней мощности сдвиг схемы, в результате чего VSEN ", с тем чтобы избежать выборки напряжение цепь за кулисы, а именно:
Наконец, VSEN "через V / I преобразования схемы должны быть переведены в необходимый ток Изен сигнал, и ISLOPE быть совмещены.
Как на рисунке 4 матча Q1 и Q2, же смещения, так Q1 и Q2, эмиттер приблизительно равно, а именно: V2 V3 ≈, которые могут обеспечить подходящие vΣ DC уровне.
4 Результаты моделирования
Использование 0.6μm технологии BCD, можно разработать схемы моделирования. Моделирование условий для напряжения питания VIN = 5 В, выходное напряжение VOUT = 13 В, ток нагрузки 500 мА. Мы можем видеть из моделирования условий, рабочий цикл D> 50%, но наклон компенсации должны быть введены для обеспечения стабильности токовая петля.
Рисунок 5 показывает всей схемы в типичном случае (D> 50%), моделирование сигнала компенсации наклона добавил. Среди них, рис 5 () является фактическим индуктор текущего сигнала. Индуктор пиковый ток Iinductor_PEAK = 1,796; рис 5 (б) пробы индуктор текущего сигнала, пробы индуктор пиковый ток Isensc_PEAK = 10.505μA.
Как дизайн типичные значения R2 = R3 = 10 кОм, RDS (ММ) = 150 мОм, RDS (MS) = 15 Ω, N = 100, поэтому текущий образец коэффициент α как: 7.5x10-6, выборки точность 77,9%.
Рис 5 (с) компенсации наклона рампы замыкания сигнала порожденных измерения наклона компенсации наклона 5,487 / с, часы CLK составляет 1,2 МГц, рабочий цикл 85,7%, T1 = 685. 563 нс. Как дизайн, как правило:
V1 = 0,4 В, V2 = 1 V, R = 65 кОм.
Получение компенсации они могут быть наклона склона: М = 6,732 / s.
Таким образом, мы видим, эта конструкция достигла более высокой точностью наклона компенсации (81,5%), для удовлетворения проектным требованиям;
Рис 5 (г) значение выборки индуктора ток компенсации наклона для синтеза сигналов. Видно, что добавление склоне компенсации эффективно ингибировать к югу от гармонических колебаний.
5 Заключение
В данной работе, пиковый ток режиме DC-DC преобразователь внутренней нестабильности схемотехника компенсации наклона. Исправлена компенсации наклона, хотя и в малых рабочих циклов может ослабить преимущества текущего контроля ШИМ режиме, но его просто структура, легко регулировать, может уменьшить дизайн трудности, в то время как портативные устройства для общего, полного удовлетворения требований приложений; ток схема забора использует SENSE FET, в сочетании с буфером этапе и V / I преобразования схемы, выборки точность может быть улучшена в то же время уменьшить потери. Таким образом, конструкция из двух V / I преобразования схемы может быть лучше портирована на другие цепи преобразователя DC-DC.
В настоящее время схема была применена в повышающего чип DC-DC, и завершил предварительное моделирование. Результаты моделирования отвечать ожидаемым требованиям, доказал возможность цепи.
