一种电流模式多输入可控PWM比较器设计

     摘  要: 提出了一种用于PWM ( Pu lseW idthModu lation)控制器的比较器输出电路的设计, 该电路基于电流模式控制, 能够同时对三路输入信号进行比较输出并对输出信号进行锁存。为了在PWM 控制电路启动的时候让输出脉冲占空比从小到大逐渐变化, 比较器电路设计采用了一个反相输入端, 两个同相输入端, 其中一个同相输入端控制PWM 比较器是否产生输出信号, 从而可以降低开关频率, 对PWM 控制电路起到保护作用。仿真和测试结果显示该比较器能有效地控制PWM 输出, 并且占空比范围宽、延迟时间短。

　　在DC-DC 开关电源电路中, 开关控制电路的控制模式一般采用脉冲宽度调制( PWM )和脉冲频率调制( PFM ) , 而脉冲宽度调制( PWM )方式的控制和实现都较脉冲频率调制来简单, 因此其在开关电源中的应用更为普遍 。

　　PWM技术控制模式主要可以分为两种: 电压控制模式和电流控制模式。针对电压模式PWM 控制技术的不足, 出现了电流模式PWM 控制技术, 这种控制方式可以有效地改善开关电源的电压调整率和电流调整率, 也可以改善整个系统的瞬态响应。由于电流模电路具有动态范围大、速度快、频带宽、非线性误差和失真小等特点, 所以电流模式PWM 控制技术成为目前PWM控制技术中的主流。

　　PWM比较器是PWM 控制器电路中的关键模块电路之一, 其作用是对输入的电压信号进行比较, 输出一定占空比的脉冲宽度调制( PWM )信号。

　　本文针对常见比较器只比较两路信号进行输出的特点, 在双极工艺下研究设计一个基于电流模式控制的多输入, 同时具有锁存功能和比较器延迟时间短的可控比较输出电路。该电路能够同时对三路输入信号进行比较输出并对输出信号进行锁存, 其中一个同相输入端控制比较器是否产生输出信号, 从而可以降低开关频率, 对PWM 控制电路起到保护作用。仿真和测试结果表明, 该电路能够完成设计所要求的功能并且具有的性能。

　　1  常见压控输出控制比较器

　　电压模式PWM 控制技术, 其工作原理如图1所示, 比较器只接受两端输入, 由误差放大器的输出电压V1 和斜坡电压V2 同时输入到PWM比较器进行比较,得到一定占空比的PWM 信号Vo 输出。输出电压能及时反馈回输入回路, 这就是电压模式的PWM控制技术的原理, 明显的缺点就是只有电压反馈而没有电流反馈。由于开关电源的电流要流经电感, 因此相应的电压信号会有一定的延迟, 而且对于稳压电源来说,需要不断地调节输入电流, 以适应输出电流的变化和负载的需求, 从而达到稳定输出电压的目的。

图1  压控PWM 比较器控制输出原理示意图

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