CN103762842A - 一种自适应补偿斜坡发生器 - Google Patents

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CN103762842A CN201310602370.8A CN201310602370A CN103762842A CN 103762842 A CN103762842 A CN 103762842A CN 201310602370 A CN201310602370 A CN 201310602370A CN 103762842 A CN103762842 A CN 103762842A
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Abstract

一种自适应补偿斜坡发生器，用于直流电流模式到直流变换器中。该电路在开关稳压器中产生一个补偿斜坡信号，开关稳压器对未调节的输入电压敏感，并提供一个调节过的输出电压。该电路包括一个检测电阻；含有一个电感蓄能装置；具有预定增益(A)的放大装置。本发明在直流／直流变换器的整个输入输出电压范围和可调节的频率***的频率范围内，产生必须的斜坡，优化补偿斜坡信号的振幅和斜度，在限流条件下，可以获得最大的有效电流。

Description

一种自适应补偿斜坡发生器
技术领域
本发明涉及一个补偿斜坡，更具体地，本发明有关于自适应补偿斜坡发生器，用于直流电流模式到直流变换器中。
背景技术
在参考电压与电流检测电压相交时，补偿斜坡改变斜度。传统的电流模式控制的直流到直流（DC/DC）变换器工作在高于50％占空比，需要一个叠加在电流检测信号上的补偿斜坡信号，该信号被用作控制参数，避免“开环不稳定”或“次谐波振动”。
为了避免次谐波振动，在导通时，电流检测电压的斜度                                                
Figure 2013106023708100002DEST_PATH_IMAGE001
必须大于反射的斜度
Figure 284201DEST_PATH_IMAGE002
，反射斜度是电流检测电压的结束振幅和它在下一周期开始时的开始振幅的变化，除以断开时间，
Figure 215248DEST_PATH_IMAGE001
通常小于
Figure 343479DEST_PATH_IMAGE002
一个大于50％的占空比。因此为了使
Figure 18174DEST_PATH_IMAGE001
大于
Figure 416925DEST_PATH_IMAGE002
，一个具有额外斜度的斜坡信号叠加到这个电流检测信号上。
过去，补偿斜坡信号通过扩展***的振荡器定时信号，并把它加到电流检测电压上或把它从误差放大器的输出电压中去除。补偿斜坡信号的必须斜度取决于直流/直流变换器的输入输出电压和所使用的电感器的值。在变压器耦合***，这个必须的斜度也取决于变压器的匝数比。
传统***设置斜坡信号的斜度来适应最坏情况下的条件：最大的输出电压（只在可变的输出电压***）以及最小的输入电压。通过设计斜度来适应最坏情况的条件，在正常工作条件下，该斜度和斜坡的振幅高于所需的振幅。例如，在宽输入范围***中，该振幅通常比为了稳定性所需的振幅高两三倍。
补偿斜坡信号具有过度的斜度有两个主要的缺点。第一，***最大有效输出电压受到限制；斜坡越陡，在当前限制下，就有越低的有效电流量。第二，振幅控制回路的相补角减小。
本发明提供一个电路，该电路在本类型的开关稳压器中产生一个补偿斜坡信号，开关稳压器对未调节的输入电压（
Figure 2013106023708100002DEST_PATH_IMAGE003
）敏感，并提供一个调节过的输出电压（
Figure 113615DEST_PATH_IMAGE004
）。该电路包括一个检测电阻（
Figure 2013106023708100002DEST_PATH_IMAGE005
），该电阻提供一个信号，该信号与流过开关稳压器的电流成比例；含有一个电感（L）的蓄能装置；具有预定增益（A）的放大装置，用来放大来自检测电阻的信号。该信号被用来控制开关稳压器的操作。
该补偿斜坡电路包括，产生一个补偿斜坡电压信号的装置，该信号具有斜度（
Figure 729142DEST_PATH_IMAGE006
），该斜度符合方程式>（A*
Figure 523103DEST_PATH_IMAGE004
-B*
Figure 232171DEST_PATH_IMAGE003
）*C，其中A≤1，B≤1，C是一个常数，它取决于R，L以及与蓄能装置相关的磁耦合参数。电路包括装置，该装置把产生的补偿斜坡电压叠加阿斗来自检测电阻的信号上，这样，开关稳压器的稳定性可以得到保证。
参数A，B，C根据开关稳压器的类型选取。在优选方案，用于产生具有斜度
Figure 898775DEST_PATH_IMAGE006
的补偿斜坡信号的装置包括，对输出电压敏感的装置，提供第一信号，该信号与输出电压除以第一预选值后的结果相等；对输入电压敏感的装置，提供第二信号，该信号与输入电压除以第二预选值后的结果相等；还有一个装置，它产生一个与第一第二信号之差成比例的信号。
发明内容
本发明的一个主要目的是优化补偿斜坡信号的振幅和斜度，在限流条件下，可以获得最大的有效电流。
本发明的另一个目的是提供一个自适应补偿斜坡发生器，它有一个外部扩展电阻，在直流/直流变换器的整个输入输出电压范围和可调节的频率***的频率范围内，产生必须的斜坡。
本发明的另一个目的是采用一个在固定频率***中的内部固定的扩展电阻和在有限范围内适用的电感器。
本发明的技术解决方案：
在以下本发明的优选方案的说明过程中，这些目的以及进一步的目的，和本发明的优点将会解释清楚。
对比专利文献：CN200956562Y一种用于交流感应电机控制器的相补偿器 200620131372.9
附图说明：
图1是传统降压型直流/直流变换器的原理框图，该变换器有一个补偿斜坡发生器；
图2是对应图1中电路图的时序图；
图3是图1中降压变换器的电路图，它含有一个传统固定斜度的补偿斜坡发生器电路；
图4是本发明斜坡发生器的电路图；
图5是本发明另一个用于直流/直流升压变换器的斜坡发生器的电路图；
图6a是本发明另一个用于直流/直流降压变换器的斜坡发生器的电路图；
图6b是另一个直流/直流降压变换器的电路图，与图6a相似，图6b显示了一个误差电压源；
图7是含有本发明斜坡发生器的直流/直流逆向变换器的框图；
图8是含有本发明斜坡发生器的直流/直流升降压变换器的框图；
图9是含有本发明斜坡发生器的直流/直流正向变换器的框图；
图10也是本发明另一个斜坡发生器的电路图。
具体实施方式：
关于图1和图2，图1是电流模式降压（或逐步降低）直流/直流变换器10的原理框图，该变换器工作在超过50％占空比，且含有一个补偿斜坡发生器12。图2是与图1中的电路10对应的时序图。图2c说明了通过电阻
Figure 915273DEST_PATH_IMAGE008
的电流检测信号的斜度
Figure 849469DEST_PATH_IMAGE010
和反射的斜度
Figure 496482DEST_PATH_IMAGE012
，
Figure 384803DEST_PATH_IMAGE008
两端电压是
Figure DEST_PATH_IMAGE014
。一个直流/直流变换器把一个有特定直流电平的信号转变成另一个直流电平。降压变换器10包括一个电源开关14，它可以是一个场效应晶体管；检测电阻连接在输入电压源
Figure DEST_PATH_IMAGE016
和电源开关14之间；一个斜坡扩展电阻
Figure DEST_PATH_IMAGE018
，连接在电阻
Figure 311138DEST_PATH_IMAGE008
和开关14之间，电压
Figure DEST_PATH_IMAGE020
是电阻
Figure 129052DEST_PATH_IMAGE018
两端的电压降，
Figure 504670DEST_PATH_IMAGE016
具有斜度；电流放大器
Figure DEST_PATH_IMAGE024
，
Figure 174555DEST_PATH_IMAGE016
和电压
Figure 83342DEST_PATH_IMAGE020
是它的输入；过滤组件16，连接在电源开关和负载
Figure DEST_PATH_IMAGE026
之间。过滤组件16包括电容器
Figure DEST_PATH_IMAGE028
，电感L和二极管D。输出电压
Figure DEST_PATH_IMAGE030
提供在误差放大器11的一个输入端。误差放大器11由一个放大器
Figure DEST_PATH_IMAGE032
组成，放大器
Figure 315566DEST_PATH_IMAGE032
把
Figure 178480DEST_PATH_IMAGE030
与参考电压
Figure DEST_PATH_IMAGE034
比较。
流过电源开关14的电流
Figure DEST_PATH_IMAGE036
（图2b）被电阻检测到。检测到的电流被用来断开电源开关14。电阻测量具有斜度
Figure DEST_PATH_IMAGE038
补偿斜坡电压，而且远大于检测电阻（
Figure DEST_PATH_IMAGE042
）。
***时钟18或振荡器，提供一个时钟脉冲（图2a）给主触发器FF40，在每个周期内，导通开关14。像图2a，2b，2c中说明的一样，时钟脉冲使开关14导通，造成电流流过开关
Figure 621072DEST_PATH_IMAGE036
和电阻
Figure 908965DEST_PATH_IMAGE008
。电压
Figure 379042DEST_PATH_IMAGE014
的波形和电源电流的波形互为镜像。
补偿斜坡发生器12也接收***时钟18的定时信号
Figure DEST_PATH_IMAGE046
以及电压
Figure 435991DEST_PATH_IMAGE016
和
Figure 999565DEST_PATH_IMAGE030
。补偿斜坡发生器12产生一个补偿斜坡信号21，该信号具有电压（图2d）和斜度为=
Figure DEST_PATH_IMAGE052
，其中
Figure DEST_PATH_IMAGE054
是电压电流变换器42的互导。
Figure DEST_PATH_IMAGE056
调整斜坡信号21开始瞬间电压，电压电流变换器42水平移动补偿斜坡信号一直到输入电压的电压水平，并产生一个水平移动后的补偿斜坡信号43。
水平移动后的补偿斜坡信号43的电压是
Figure 961705DEST_PATH_IMAGE040
，
Figure 964034DEST_PATH_IMAGE040
是斜坡扩展电阻
Figure 203385DEST_PATH_IMAGE018
两端的电压降。补偿斜坡发生器12也可以使用，
Figure 217924DEST_PATH_IMAGE030
，
Figure DEST_PATH_IMAGE058
，触发器40的输出信号和直流阈值电压
Figure DEST_PATH_IMAGE060
来产生补偿斜坡信号21，取决于采用的补偿斜坡发生器电路12的结构。
误差放大器11的输出信号15，输入到比较器13，在比较器13中，该输出信号与放大的信号23（图2g）相比。放大的信号23是开关电流检测电压
Figure 899310DEST_PATH_IMAGE014
和
Figure 665272DEST_PATH_IMAGE040
（图2f）放大后的和
Figure DEST_PATH_IMAGE062
。当改进的电流检测信号23等于误差放大器11的输出信号15时，比较器13输出一个比较信号17（图2h）。比较信号17输入到触发器40并且重置触发器40。
触发器40输出一个驱动控制信号40（图2i），该信号通过驱动19断开开关16。特别提到图2h和图2i，当比较信号17很高时，触发器44中的信号41下降，开关14就被断开。触发器输出信号41保持低状态直到接收到下一个时钟脉冲
Figure 836228DEST_PATH_IMAGE044
。误差放大器11的最大有效输出电压从而限制了开关14可获得的最大电流（也就是说，最大有效的电压限制充当了电流限制）。在大多数***，误差放大器的最大输出电压是内部限制的，为了设置电流限制到所需的值
传统直流/直流变换器的功率稳定的条件是：
≥
Figure 493922DEST_PATH_IMAGE012
-
Figure DEST_PATH_IMAGE064
                                     1
其中
Figure 878505DEST_PATH_IMAGE022
等于水平移动的补偿斜坡电压信号
Figure 784144DEST_PATH_IMAGE040
的斜度，
Figure 755642DEST_PATH_IMAGE064
等于导通时电流检测电压
Figure 909324DEST_PATH_IMAGE014
的斜度，
Figure 712195DEST_PATH_IMAGE012
等于反射斜度（也就是导通时，电流检测电压的结束振幅和下一导通周期开始时它的开始振幅之间的变化，除以断开时间得到的值）。
对一个降压直流/直流的电流模式的变换器，斜度公式1中
Figure DEST_PATH_IMAGE066
定义如下：
Figure 788735DEST_PATH_IMAGE064
=
Figure DEST_PATH_IMAGE068
*
Figure 746065DEST_PATH_IMAGE008
，                             2       
Figure 933464DEST_PATH_IMAGE012
=
Figure DEST_PATH_IMAGE070
，                                  3
其中
Figure DEST_PATH_IMAGE072
是功率场效应管的饱和电压，
Figure DEST_PATH_IMAGE074
是正向偏压二极管的电压。
利用公式1，补偿斜坡斜度的稳定性的条件是：
Figure 230322DEST_PATH_IMAGE022
≥
Figure 477763DEST_PATH_IMAGE012
-
Figure 486171DEST_PATH_IMAGE064
=（
Figure 477260DEST_PATH_IMAGE030
-
Figure DEST_PATH_IMAGE078
+
Figure DEST_PATH_IMAGE080
）。              4
在频率高的***，
Figure DEST_PATH_IMAGE082
，因此，可以忽略不计。所以
Figure 566308DEST_PATH_IMAGE022
就变为:
Figure 477327DEST_PATH_IMAGE022
>（A*
Figure 707451DEST_PATH_IMAGE030
-B*
Figure 502232DEST_PATH_IMAGE016
）*C                           5 
其中A≤1，B≤1，C是一个常数，取决于
Figure 196518DEST_PATH_IMAGE008
，L，n（n=
Figure DEST_PATH_IMAGE086
/
Figure DEST_PATH_IMAGE088
的匝数比）和
Figure DEST_PATH_IMAGE090
（开关电路中采用的变压器的初级线圈电感）。
水平移动后的补偿斜坡信号43（图1）中所需的最小斜度，用于大多数电流模式控制的直流/直流变换器类型，该斜度可以用公式5的格式表达。特别地，对于降压变换器，升压变换器，逆向变换器，正向变换器以及升降压变换器，公式5的首选参数概括如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE092
补偿斜坡的斜度
Figure DEST_PATH_IMAGE093
只有当它是正数或零时才有意义。
关于图3，降压变换器电路31和传统的补偿斜坡发生器电路33被阐明。相似的其他体现的原理，是指具有相同参数/名称。晶体管Q12和电阻
Figure DEST_PATH_IMAGE095
实现图1中补偿斜坡电路块12和电压到电流变换器42。在电路31中，
Figure DEST_PATH_IMAGE096
/
Figure 37960DEST_PATH_IMAGE095
和振荡器的定时信号
Figure DEST_PATH_IMAGE098
的斜度，设置了补偿斜坡电压
Figure DEST_PATH_IMAGE099
的斜度，补偿斜坡电压具有斜度
Figure 394861DEST_PATH_IMAGE093
。除了产生的补偿斜坡电压
Figure 727753DEST_PATH_IMAGE099
具有固定的斜度这个缺点，电路31具有高温敏感性，因为晶体管Q12的基极—发射极电压具有大约-0.3％/°K的温度系数。
关于图4连同表格1，一个用来产生一个补偿斜坡电压信号
Figure DEST_PATH_IMAGE100
的自适应电路20，具有最小斜度
Figure DEST_PATH_IMAGE101
，
Figure 650447DEST_PATH_IMAGE101
=
Figure DEST_PATH_IMAGE102
，对于大多数直流/直流变换器的类型，该电路被阐明。电路20产生了最佳的具有最小斜度
Figure 676172DEST_PATH_IMAGE101
的补偿斜坡信号21，对于特定类型的直流/直流变换器，根据表格1选取常数A，B，C。只要选取A和B，它们可以是多种多样的，这样
Figure 880889DEST_PATH_IMAGE093
就大于或等于根据表格1而得到的所需的斜度。（也就是为了保证***的稳定性）C也是多种多样的而大于表1中的值。但是，A和B的值偏离表1中的优选值越远，产生的斜坡就越高，限流下的有效电流就越小，因为误差放大器的最大输出电压是不变的。
自适应补偿斜坡产生电路20包括两个分压器22，24。第一个分压器22分压输入电压
Figure DEST_PATH_IMAGE103
第二个分压器分压输出电压
Figure DEST_PATH_IMAGE104
。例如，对于升压变换器
Figure 408951DEST_PATH_IMAGE103
≤
Figure 812251DEST_PATH_IMAGE104
，对降压变换器
Figure DEST_PATH_IMAGE106
。
输入电压
Figure 445095DEST_PATH_IMAGE103
被第一分压器22分压，分压器22有两个串联的电阻26，28：第一个电阻26阻值为（1/B-1）*R欧姆，第二电阻28阻值为R欧姆，这样，B点上的分压是
Figure 137108DEST_PATH_IMAGE103
*B，输出电压
Figure 874120DEST_PATH_IMAGE104
被第二分压器24分压，分压器24有两个串联的电阻29，30，第一个电阻29阻值为（1/A-1）*R欧姆，第二电阻30阻值为R欧姆，这样，A点上的分压是
Figure 335188DEST_PATH_IMAGE104
*A。分压
Figure DEST_PATH_IMAGE108
B*
Figure 138934DEST_PATH_IMAGE103
作为电压控制的电流源32的两个输入，该电压控制的电流源有两个输入和一个输出38。
电压控制的电流源32包括一个缓冲放大器34，该放大器连接到扩展电阻
Figure 52663DEST_PATH_IMAGE095
和一个反馈回路运算放大器36，该放大器连接在扩展电阻
Figure 593366DEST_PATH_IMAGE095
，晶体管Q和二极管D1之间。由于运算放大器36是一个反馈回路放大器，理想情况，它不消耗电流，所以流过扩展电阻
Figure 174520DEST_PATH_IMAGE095
的电流是
Figure DEST_PATH_IMAGE110
=
Figure DEST_PATH_IMAGE112
。                               6
电流源38的输出连接到电容器
Figure DEST_PATH_IMAGE114
，电容器
Figure DEST_PATH_IMAGE116
的电压把补偿斜坡信号的斜度
Figure 758954DEST_PATH_IMAGE101
变为
Figure DEST_PATH_IMAGE118
，电容
Figure 425558DEST_PATH_IMAGE116
通过晶体管Q的集电极电流
Figure DEST_PATH_IMAGE120
充电。如果晶体管Q有很高的β，那么
Figure 884134DEST_PATH_IMAGE120
=
Figure DEST_PATH_IMAGE122
=
Figure DEST_PATH_IMAGE124
（例如β大约为100或更高）。电阻
Figure 257477DEST_PATH_IMAGE095
控制电容
Figure DEST_PATH_IMAGE126
中电压的增长率（也就是电容的充电率）。补偿斜坡信号21的斜度具有的电压
Figure 137446DEST_PATH_IMAGE118
是：
Figure 291347DEST_PATH_IMAGE101
==
Figure DEST_PATH_IMAGE130
=（A*-B*
Figure 775604DEST_PATH_IMAGE103
）          7
其中公式5中的常数C=
Figure DEST_PATH_IMAGE134
*
Figure 92054DEST_PATH_IMAGE096
。
在每个周期结束时，电容
Figure DEST_PATH_IMAGE136
开关S放电电容
Figure 467671DEST_PATH_IMAGE116
。开关S处于导通状态直到下一个时钟周期的开始（当主开关14再次导通）或几乎到下个时钟周期过去一半。
电容
Figure 763654DEST_PATH_IMAGE116
，电阻
Figure 604266DEST_PATH_IMAGE095
，
Figure DEST_PATH_IMAGE138
值，得到了公式5中常数C的必要值。
公式7中常数必须大于等于根据表格1中变换器的常数C的值。例如，升压变换器，
Figure DEST_PATH_IMAGE140
>
Figure DEST_PATH_IMAGE141
                             8
因此，
Figure 701404DEST_PATH_IMAGE095
<
Figure DEST_PATH_IMAGE143
关于图5和表1，对直流/直流变换器，要么A要么B是1。因此，电路20可以化简，通过去除缓冲放大器34和运算放大器36，以及用单晶体管Q2代替放大器36。用于升压变换器的补偿斜坡产生电路40在图5中被阐释。升压斜坡发生器电路40依赖于图4中改进过的一般的补偿斜坡发生器电路20，一般的电路20已被改进，以反映升压变换器A，B，C的优选值。
在该优选方案，对于升压变换器电路40，A约等于0.5，B约等于1，C约等于2
Figure DEST_PATH_IMAGE144
/L。升压变换器斜坡发生器电路40含有一个电压控制的电流源42，该电流源由两个双极型晶体管Q1，Q2组成。晶体管Q1对输出电压
Figure 502001DEST_PATH_IMAGE104
敏感，晶体管Q2对输入电压
Figure DEST_PATH_IMAGE146
敏感。在该优选方案，晶体管Q1是PNP型晶体管，它被用作一个射极跟随器。晶体管Q1的基极连接到第一分压器44，该分压器有一个第一电阻
Figure DEST_PATH_IMAGE148
，其阻值为R欧姆，
Figure 37893DEST_PATH_IMAGE148
与第二电阻
Figure DEST_PATH_IMAGE150
串联，
Figure 302653DEST_PATH_IMAGE150
阻值为R欧姆，这样，A点的分压就是0.5
Figure 23222DEST_PATH_IMAGE104
。
晶体管Q1的发射极通过电阻
Figure DEST_PATH_IMAGE152
偏压到第一电势
Figure 373432DEST_PATH_IMAGE104
，
Figure 73534DEST_PATH_IMAGE152
阻值为R欧姆，确保晶体管Q1工作在线性工作区。晶体管Q1的集电极连接到地。
在该优选方案，第二晶体管Q2是一个分离集电极PNP型晶体管。两个晶体管的基极和发射极连接在一起也可以代替这个分离集电极PNP型晶体管。电路40对流过晶体管Q2多个集电极C1，C2的电流的变化敏感。晶体管Q2的发射极连接到晶体管Q1的发射极，这样，晶体管Q2的基极电压也是0.5。晶体管Q2的一个集电极连接到它的基极和扩展电阻。
晶体管Q2像一个电流镜工作，因为流过电阻的电流是镜像的且输出到电容
Figure 431429DEST_PATH_IMAGE116
。电容
Figure 405202DEST_PATH_IMAGE116
通过开关S充放电，产生补偿斜坡电压。
在升压变换器，由于B约等于1，第二分压器分压比为1（也就是，分压器是多余（不存在）的）。因此电压
Figure 792375DEST_PATH_IMAGE103
直到供应给电阻
Figure 896598DEST_PATH_IMAGE095
才被分压。电压
Figure 990456DEST_PATH_IMAGE103
通过电阻连接到晶体管Q2。电阻
Figure 770248DEST_PATH_IMAGE095
，电容两个PNP集电极的分流比，连同
Figure DEST_PATH_IMAGE155
和
Figure 829787DEST_PATH_IMAGE096
，得到公式5中的常数C。
关于图6a，阐明了一个用于降压变换器50的补偿斜坡发生电路。降压型补偿斜坡发生电路50功能上相当于图4中的一般补偿斜坡电路20，但是，降压型补偿斜坡电路目的在于说明表1中确定的优选参数。像表1所示，对于降压型变换器，A约等于1，B约定于0.5，C约等于2
Figure DEST_PATH_IMAGE157
。
降压变换器斜坡发生电路50与升压变换器补偿斜坡电路40相似，在于降压型斜坡发生电路50也有一个分压器52，和两个双极型晶体管Q3，Q4，一个电容以及扩展电阻
Figure 205460DEST_PATH_IMAGE095
。但是在降压型补偿斜坡发生电路50，晶体管Q3的发射极连接到晶体管Q4的集电极和基极。
分压器52有第一电阻和第二电阻
Figure 719935DEST_PATH_IMAGE150
，电阻
Figure DEST_PATH_IMAGE159
串联，每一个电阻阻值都为R欧姆。第一分压器52连接到第一电势，这样B点的电压是0.5
Figure DEST_PATH_IMAGE161
。因此，晶体管Q3的基极电压是0.5*。晶体管Q3的集电极连接到
Figure 958782DEST_PATH_IMAGE103
。电阻
Figure 881738DEST_PATH_IMAGE152
阻值为R欧姆，它确保晶体管Q3工作在线性工作区。由于降压变换器中，A约等于1，所以
Figure DEST_PATH_IMAGE163
直接连接到晶体管Q4。
在该优选方案，晶体管Q4是分离集电极PNP型晶体管，它的一个集电极C2连接到晶体管Q3的发射极以及它的基极。如前所述，两个晶体管也可以代替分离集电极晶体管。另一个集电极C1连接到电容
Figure 627715DEST_PATH_IMAGE116
。晶体管Q4的发射极连接到电阻，晶体管Q3的发射极设置电阻
Figure 627212DEST_PATH_IMAGE095
和晶体管Q4的基极发射极之间的电压。
晶体管Q4像一个二极管工作，功能上像一个分流器。它把它的发射极电流分成两个相等的部分
Figure DEST_PATH_IMAGE165
和
Figure 404675DEST_PATH_IMAGE120
（如果C1，C2的分流比是1/2比1/2），电阻
Figure 321554DEST_PATH_IMAGE095
，
Figure 551678DEST_PATH_IMAGE104
和晶体管Q3的射极电压设置了该发射极电流。
Figure 346458DEST_PATH_IMAGE165
改变了电容
Figure 978428DEST_PATH_IMAGE116
。用这种方式，由于流过电阻
Figure DEST_PATH_IMAGE167
通过C1设置了电容
Figure 66208DEST_PATH_IMAGE116
中的电流。关于图6b，另一个用于降压变换器的补偿斜坡发生电路100，与图6a相似。但是替换的降压电路100，解释了在方程4中提出的之前忽略的方面。特别地，替换的降压电路100包括误差电压
Figure DEST_PATH_IMAGE170
，其中
Figure 986890DEST_PATH_IMAGE170
=
Figure DEST_PATH_IMAGE172
。误差电压源
Figure 761860DEST_PATH_IMAGE170
可以通过使用MOS场效应管与一个正向偏置的二极管串联实现。
图7阐明了一个逆向直流/直流变换器电路70，该电路有一个本发明的补偿斜坡发生器20。逆向电流70中的过滤组件16包括一个变压器72。该变压器有匝数为
Figure DEST_PATH_IMAGE174
的初级线圈和匝数为
Figure DEST_PATH_IMAGE175
的二级线圈，n=
Figure DEST_PATH_IMAGE177
（变压器的匝数比）。另外，检测电阻引用到地，开关14的漏极连接到初级电感，开关14的源极通过电阻
Figure 559921DEST_PATH_IMAGE179
连接到地。如表1所示，在逆向变换器中的补偿斜坡发生电路20，n>1时，A约等于1/n，B约等于1，n<1时，A约等于1，B约等于n。电路20可以针对这些优选参数而改进。
图8阐明了升降压直流/直流变换器电路80，该电路含有本发明的补偿斜坡发生器20。升降压电路80与图1中的传统降压变换器电路10相似，但是在升降压电路80中，电感和二极管互换位置。如表1所示，对于用于升降压变换器的斜坡发生电路20，A约等于1，B约等于1，C约等于
Figure 585646DEST_PATH_IMAGE144
/L。针对这些优选参数，斜坡发生电路可以再次改进。
图9，阐明了正向直流/直流变换器电路90，该电路含有本发明的补偿斜坡发生器20。正向变换器电路90与图7的电路相似，但是正向电路90的过滤组件16除了变压器92之外，进一步包括一个标示为94的电感L，和一个额外的二极管D3。在正向电路90，检测电阻
Figure 852679DEST_PATH_IMAGE179
连接到地，电源开关14的漏极连接到变压器92。开关14的源极也通过电阻连接到地。变压器匝数比为n=
Figure 330245DEST_PATH_IMAGE175
/
Figure 25406DEST_PATH_IMAGE174
。如表1所示，用于正向直流/直流变换器的补偿斜坡发生电路20，n>2时，A约等于2/n，B约等于1，C约等于
Figure DEST_PATH_IMAGE181
*
Figure 389522DEST_PATH_IMAGE144
/L，n<2时，A约等于1，B约等于n/2，C约等于2*n*
Figure 392113DEST_PATH_IMAGE144
/L。
图10阐明了另一个补偿斜坡发生器电路60的电路图，该电路有一个乘法器和一个固定斜度的斜坡电压信号68。该固定斜度的斜坡电压信号68由振荡器18产生，该振荡器18连同蓄能定时元件存在于开关稳压器电路10，该蓄能定时元件在优选方案中是一个电容
Figure DEST_PATH_IMAGE183
。
乘法器62，在该优选方案中是一个差分输入乘法器，它有两个差分输入对（x1，x2）和（y1，y2），输出电压。输入y1相当于该固定斜度的斜坡电压信号65。乘法器62的增益系数D=
Figure DEST_PATH_IMAGE185
，其中
Figure DEST_PATH_IMAGE187
是蓄能定时元件中固定斜度的斜坡电压信号68的斜度。C是公式5中的常数C。
第一对乘法器输入（x1，x2）分别连接到第一分压器和第二分压器64，66。第一分压器64分压第一电位
Figure 329031DEST_PATH_IMAGE104
，它有两个串联的电阻，阻值分别为（1/A-1）*R和R。A点的分压
Figure 508340DEST_PATH_IMAGE104
用x2来标示。
第二分压器66，有两个电阻（1/B-1）*R和，用于分压第二电位
Figure 794976DEST_PATH_IMAGE103
。电阻
Figure 395722DEST_PATH_IMAGE148
和
Figure 796748DEST_PATH_IMAGE150
具有大体上相等的阻值R欧姆。B点上的分压
Figure 78824DEST_PATH_IMAGE103
用x1来标示。
乘法器的第二输入对中的y1连接到开关稳压器电路10中的振荡器18和电容
Figure 13020DEST_PATH_IMAGE183
。正如之前讨论的，产生不变的斜坡电压
Figure DEST_PATH_IMAGE188
68。乘法器的第二输入对中的另一个y2连接到一个直流参考电压
Figure DEST_PATH_IMAGE190
，它产生一个阈值电压
Figure DEST_PATH_IMAGE192
。随着电压
Figure DEST_PATH_IMAGE194
，补偿斜坡的开始瞬时可以被调节。
Figure 984573DEST_PATH_IMAGE190
的值小于或大体上等于乘法器输出的斜坡电压
Figure 804761DEST_PATH_IMAGE116
的平均值。
电阻
Figure 94928DEST_PATH_IMAGE095
是乘法器62的增益调整电阻，设置常数C到适当的值。乘法器62取（x1，x2）输入之差和（y1，y2）输入之差，并把它们乘以增益系数D，来产生一个补偿斜坡信号
Figure 709581DEST_PATH_IMAGE118
。
乘法器只有在差分输入电压（x1，x2）（y1，y2）都为正时才工作。否则电压
Figure 147515DEST_PATH_IMAGE118
近似为0。如果输入对（x1，x2）（y1，y2）中有一个差分电压为负，那么电压
Figure 269930DEST_PATH_IMAGE118
约为0。
当占空比d≤0.5，就不需要补偿斜坡。这意味着可以设置到阈值电压
Figure 403419DEST_PATH_IMAGE194
≤（
Figure DEST_PATH_IMAGE196
-
Figure DEST_PATH_IMAGE198
）/2或更低。
Figure 708410DEST_PATH_IMAGE196
是该电压的最大值
Figure DEST_PATH_IMAGE200
是该电压的最小值。
本发明的描述，公认的是，那些在该技术领域中娴熟的人可以做出各种各样的改进，或者增加本发明中选用的优选方案，而不偏离本发明贡献给该技术领域的精神和范围。因此，需要明白的是，提供在此的起诉要求应该被认为延伸到声称的主旨，以及在本发明范围内的所有等同物。

Claims (8)

1.一种自适应补偿斜坡发生器，其特征是：开关稳压器对未调节的输入电压VIN敏感，并且提供调节过的输出电压VOUT，开关稳压器中的产生补偿斜坡的电路，具有一个受控开关元件和检测电阻RS，该电阻提供一个信号，该信号正比于流过开关元件的电流，该信号用来控制开关稳压器的操作，还有一个用来储存能量且含有一个电感的装置，补偿斜坡电路包括：产生补偿斜坡电压的装置，它有一个斜度mc，该斜度遵照下列方程式mc≤(A*VO-B*VIN)*C，其中A≤1，B≤1，C是一个常数，依赖于RS，L以及和蓄能装置相关的磁耦合参数；和一个装置，该装置用来在检测电阻上的信号上叠加生成的补偿斜坡信号，凭借该装置，可以维持开关稳压器的稳定性；A，B，C根据如下开关稳压器的型号选取： 
Figure DEST_PATH_FDA0000472891200000011
开关稳压器具有一个误差电压(Ve)和一个与之相关的饱和电压(VSAT)，包括一个二极管，它提供一条路径，当开关元件断开时，用于放出储能装置中储存的能量给一个外部负载，其中二极管具有一个与之相关的正向偏压二极管电压(VD)，误差电压与VD和VSAT有关，这样补偿斜坡电压就是mc＝(A*VO-B*(VIN-Ve))*C；误差电压(Ve)根据如下开关稳压器的类型设置： 
开关稳压器 Ve   降压型 ≈【VD+VSAT】   升压型 ≈【VD+VSAT】   升降压型 ≈【VD+VSAT】   逆向型(n>1；n<1) ≈【VD／n+VSAT】   正向型(n>2；n<2) ≈【2VD／n+VSAT】  
蓄能装置是一个变压器，它含有一个匝数为np的初级绕组以及匝数为ns的二级绕组，匝数比为n，其中n＝ns／np，蓄能装置的电感系数为LP。其中A，B，C根据如下开关稳压器的选取： 
2.根据权利要求1所述的一种自适应补偿斜坡发生器，其特征是：其中开关稳压器是一个逆向变换器，n大于1，这样A大于1／n，B小于等于1，C大于等于RS／LP；n小于1，这样A小于等于1，B小于n，C大于等于RS／(n*LP)；开关稳压器是一个正向变换器，n大于2，这样A大于2／n，B小于等于1，C大于等 于n2*RS／L；n大于2，这样A小于等于1，B小于n／2，C大于等于2*n*RS／L；开关稳压器是升降压变换器，A小于等于1，B小于1，C大于等于RS／L；开关稳压器是降压变换器，A小于等于1，B小于0.5，C大于等于2*RS／L；开关稳压器是升压变换器，A小于0.5，B小于等于1，C大于等于2*RS／L。 
3.根据权利要求1所述的一种自适应补偿斜坡发生器，其特征是：该类型的开关稳压器中的补偿斜坡信号有一个斜度mc，开关稳压器对未调节的输入电压(VIN)敏感并且提供一个调节过的输出电压(VOUT)，它有一个检测电阻(RS)，该电阻提供一个信号，该信号正比于流过受控开关元件的电流，用于控制开关稳压器的操作，还有一个含有电感(L)的蓄能装置，产生补偿斜坡信号的方法包括步骤：(A)产生一个与输出电压成比例的第一电压；(B)产生一个与输入电压成比例的第二电压，其中第一电压和第二电压的比例系数根据开关电路的类型选取；(C)取第一电压和第二电压之差，并且将其与一个因数相乘，该因数由RS，L和与蓄能装置相关的磁耦合参数决定，产生一个有斜度的补偿斜坡电压，该电压值约等于电压差与因数的乘积；(D)将产生的补偿斜坡电压叠加到来自检测电阻的信号上，这使得开关稳压器的稳定性加强；蓄能装置是一个变压器，它含有一个匝数为np的初级绕组以及匝数为ns的二级绕组，匝数比为n，其中n＝ns／np，蓄能装置的电感系数为LP，开关稳压器是一个逆向变换器，n大于1，所以产生的第一电压大于1／n，步骤B中产生并设置的第二电压小于等于 1，步骤C包括设置因数的步骤，它大于或等于RS／LP；n小于1，所以步骤A中产生并设置的第一电压小于等于1，步骤B中产生并设置的第二电压小于n，步骤C包括设置因数的步骤，它大于等于RS／(n*LP)；蓄能装置是一个通过变压器连接到开关元件的电感器，它含有一个匝数为np的初级绕组以及匝数为ns的二级绕组，匝数比为n，其中n＝ns／np，开关稳压器是一个正向变换器，n大于2，步骤A中产生并设置的第一电压大于2／n，步骤B中产生并设置的第二电压小于等于1，步骤C包括设置因数的步骤，它大于等于n2*RS／L；n小于2，步骤A产生并设置的第一电压小于等于1，步骤B中产生并设置的第二电压小于n／2，步骤C包括设置因数的步骤，它大于等于2*n*RS／L；开关稳压器是一个升降压变换器，步骤A中产生并设置的第一电压小于等于1，步骤B中产生并设置的第二电压小于1，步骤C包括设置因数的步骤，它大于等于RS／L。 
4.根据权利要求3所述的一种自适应补偿斜坡发生器，其特征是：开关稳压器有一个误差电压(Ve)和一个与之相关的饱和电压VSAT，进一步包括一个二极管，它提供一条路径，当开关元件断开时，用来放出储存在蓄能装置中的能量给外部负载，其中的二极管有一个与之相关的正向偏压二极管电压(VD)，误差电压与VD和VSAT有关，步骤B中产生第二电压的步骤包括：从输入电压中减去误差电压，产生一个校正的电压，这样，第二电压就与校正过的电压成比例；产生校正过的电压的步骤包括，根据如下开关稳压器的类型设置误差电压： 
开关稳压器 Ve 降压型 ≈【VD+VSAT】 升压型 ≈【VD+VSAT】 升降压型 ≈【VD+VSAT】 逆向型(n>1；n<1) ≈【VD／n+VSAT】 正向型(n>2；n<2) ≈【2VD／n+VSAT】
开关稳压器是一个升压变换器，步骤A中产生并设置的第一电压小于0.5，步骤B中产生并设置的第二电压小于等于1，步骤C包括设置因数的步骤，它大于等于2*RS／L；开关稳压器是一个降压变换器，步骤A中产生并设置的第一电压小于等于输入电压，步骤B中产生并设置的第二电压小于输出电压的一半，步骤C包括设置因数的步骤，它大于等于2*RS/L。 
5.根据权利要求1所述的一种自适应补偿斜坡发生器，其特征是：在直流／直流变换器中，用于产生补偿斜坡信号的电路，直流／直流变换器接收一个输入电压，提供一个输出电压；含有一个检测电阻(RS)，该电阻提供一个信号，该信号与流过受控开关元件的电流成比例；还有一个用来储存能量且含有一个电感(L)的装置，其中的电路包括：对输出电压敏感的装置，用来提供第一信号，该信号与输出电压除以第一个预选值后的数值相等；对输入电压敏感的装置，用来提供第二信号，该信号与输入电压除以第二预选值后的数值相等；产生一个充电电流的装置，该电流与第一信号和第二信号之差成比例；对充电电流敏感的装置，用来产生一个具有斜度的斜坡信号，该斜度根据直流／直流变换器选 取；其中，产生一个电流的装置包括：第一晶体管，它的基极连接到分压装置，分压装置连接到输出电压，第一晶体管的发射极通过第二分压装置连接到输出电压；第二晶体管，至少有两个集电极，它的第一集电极通过一个扩展电阻连接到它的基极和输入电压，它的发射极连接到输出电压和第一晶体管的发射极，另一个分压器被选用，所以输入电压没有改变，第二集电极提供成比例的电流给对该电流敏感的装置，用来产生斜坡信号；第一晶体管的集电极被偏置到第一电位，它的发射极被偏置到第二电位，这样第一晶体管的发射极基极结点是正向偏置的；第二晶体管至少有两个集电极，其中第一集电极连接到它的基极和第一晶体管的发射极，第二晶体管的发射极通过一个扩展电阻连接到第三电位，第二集电极提供成比例的电流给对该电流敏感的装置，用来产生斜坡信号；产生一个电流的装置包括：第一晶体管，它的基极连接到分压装置，该分压装置连接到输入电压，第一晶体管的集电极连接到输入电压；第二晶体管，它至少含有两个集电极，第一集电极连接到它的基极和第一晶体管的发射极，第二晶体管的发射极连接到另一个分压装置，该分压装置通过一个扩展电阻连接到输出电压，另一个分压器被选取，这样输出电压没有改变，第二集电极提供一个成比例的电流给对该电路敏感的装置，用来产生斜坡信号。 
6.根据权利要求5所述的一种自适应补偿斜坡发生器，其特征是：上述电路，其中：第二晶体管的发射极通过扩展电阻连接到输出电压；产生斜坡信号的装置包括一个装置，该装置有一个电容，该电容是L和RS的函数；当这个成比例的电流被用来给电容充电时，斜坡信号就是含有电容的装置两端产生的电压；产生一个电流的装置包括：第一晶体管，它的基极连接到一个分压装置，它的发射极被偏置到第一电位，集电极连接到第二电位，这样第一晶体管的发射极 基极结点就是正向偏置的，集电极基极结点是反向偏置的；第二晶体管有至少两个集电极，其中第一集电极连接到它的基极，它的发射极连接到第一晶体管的发射极，第一集电极通过扩展电阻连接到另一个分压装置，第二集电极提供成比例的电流给对该电流敏感的装置，用来产生斜坡信号；其中，第一预选值小于等于1，第二预选值也小于等于1；其中的电流装置是电压控制的电流源；对电流敏感的装置包括电容元件，电容值是RS和L的函数。 
7.根据权利要求1所述的一种自适应补偿斜坡发生器，其特征是：本类型的开关稳压器，对未调节的输入电压(VIN)敏感并提供调节过后的输出电压(VOUT)，它有一个检测电阻(RS)，该电阻提供一个信号，该信号与流过的电流成比例，该信号被用来控制开关稳压器的操作，还有一个含有电感(L)的蓄能装置，设计具有斜度mc的补偿斜坡信号的方法，包括步骤：(A)产生一个与输出电压成比例的第一电压；(B)产生一个与输入电压成比例的第二电压，其中第一电压和第二电压的比例系数根据开关电路的类型选取；(C)取第一电压和第二电压之差，并且将其与一个因数相乘，该因数由RS，L和与蓄能装置相关的磁耦合参数决定，产生一个有斜度的补偿斜坡电压，该电压值约等于电压差与因数的乘积；(D)将产生的补偿斜坡电压叠加到来自检测电阻的信号上，这使得开关稳压器的稳定性加强；蓄能装置是一个变压器，它含有一个匝数为np的初级绕组以及匝数为ns的二级绕组，匝数比为n，其中n＝ns／np，蓄能装置的电感系数为LP，开关稳压器是一个逆向变换器，n小于1，步骤A中产生并设置的 第一电压小于等于1，步骤B中产生并设置的第二电压小于n，步骤C包括设置因数的步骤，它的值大于等于RS／(n*LP)；蓄能装置是一个电感，它通过一个变压器连接到开关元件，该变压器有一个匝数为np的初级绕组以及匝数为ns的二级绕组，匝数比为n，其中n＝ns／np，开关稳压器是一个正向变换器，n小于2，步骤A中产生并设置的第一电压小于等于1，步骤B中产生并设置的第二电压小于n／2，步骤C包括设置因数的步骤，它大于等于2*n*RS／L；其中步骤B包括设置第二电压的步骤，该电压小于1，步骤C包括设置因数的步骤，该因数大于等于RS／L；其中蓄能装置是一个变压器，它含有一个匝数为np的初级绕组以及匝数为ns的二级绕组，匝数比为n，其中n＝ns／np，蓄能装置的电感系数为LP，开关稳压器是一个逆向变换器，n大于1，步骤A中产生并设置的第一电压大于1／n，步骤B中产生并设置的第二电压小于等于1，步骤C包括设置因数的步骤，该因数大于等于RS／LP；开关稳压器是一个升压变换器，步骤A中产生并设置的第一电压小于0.5，步骤B中产生并设置的第二电压小于等于1，步骤C包括设置因数的步骤，该因数大于等于2*RS／L；开关稳压器是一个降压变换器，步骤A中产生并设置的第一电压小于等于输入电压，步骤B中产生并设置的第二电压小于输出电压的一半，步骤C包括设置因数的步骤，该因数至少等于2*RS／L。 
8.根据权利要求1所述的一种自适应补偿斜坡发生器，其特征是：一个电路在直流／直流变换器中产生一个补偿斜坡电压，该电路接收一个输入电压和一个变换器的输出电压，其中的电路包括：把输出电压除以第一预选值的装置；把 输入电压除以第二预选值的装置；产生一个电流的装置，该电流与除过之后的输入电压和输出电压之差成比例；把除过之后的输入电压和输出电压之差乘以一个固定斜度的斜坡电压，用来产生补偿斜坡信号。 
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