有时我们在研发的过程中会发现有些电源会处于不稳定的情况,这个实际上都是因为占空比改变引起了电感平均电流变化,最终导致输出电压在一段时间内振荡,尤其当占空比大于 50%更加严重。所以我们可以采用斜波补偿来完善这个电路。

 

我们还是利用上面说的 BUCK 线路来说明一下斜波补偿,如下图所示:

 

我们假设 R3 上的压降为 Vs,我们为了达到实验目的,可以尝试在 Vs 上叠加一个斜率为 m 的电压,这个电压经过 IA 放大器放大后就相当于在输出信号 VIA 上叠加一个斜率为 Avm 的电压,如上图上升斜率所示。那么我们再假设电感 Lo 上有干扰电流 AI,这个电流也经放大器 IA 放大后变为 AvAI。

 

我们知道开关电源的电压变化量越小,那么电源的工作状态也就越稳定,比如说输出为 5V 时,如果你的变化量为 10%,那么你的电压输出范围就变成了 4.5V—5.5V,如果你的变化量为 1%,那么你输出的电压范围则为 4.95-5.05。

 

可见如果我们想要开关电源稳定工作,那么在电源输出下降的状态下,我们需要尽力补偿斜率 M2 的下降量。也可以说占空比 D 和电感电流下降斜率 M2 越大,那么它所需要的补偿量也就越大。在连续工作模式 CCM 中,D 和 M2 都是电路结构决定的,但是在不连续工作的状态线 DCM 中,虽然 M2 也是由电路结构决定的,但是 D 却是随着负载变化而变化的量,所以我们根据这个原理,我们可以设计一个补偿量随占空比增大而增大,并且能够适合一定范围的 M 的斜坡补偿的电路。

 

我们从上图可以看出:经过一个周期后这个干扰电流值会变为:

 

AvI'=AvI(AvM2-AvM)/(AvM1+AvM);

由于 M1D=M2(1-D);

代入上式可以得到:I’=I(M2-M)/{【M2(1-D)/D】+M};

 

因为我们要实现干扰电流在第一周期内减弱,那么就要让 I'<1;所以我们可以推算出 M/M2>(2D-1)/2D;

 

由此可见,只要能确认电感电流下降沿的斜率 M2 和占空比 D,就有可能设计出合适的斜坡补偿电路,解决峰值电流控制型开关的输出振荡问题。