一种用于DCDC控制器的三角波发生电路

第37卷第5期 2007年10月 微电子学 M{c，·oelPcf，Dnf删 V01．37．Nn5 Oct．2007 一种用于DC／DC控制器的三角波发生电路 廖良，王敬，许云，胡永贵，罗秀芳 (中国电子科技集团公司第二十四研究所，重庆400060) 摘要：介绍了一种用于两路两相DC／DC控制器的三角波发生电路；描述了电路 工作原理 数字放映机工作原理变压器基本工作原理叉车的结构和工作原理袋收尘器工作原理主动脉球囊反搏护理 、线 路 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 、版图设计。电路包括弛张振荡器和相位转换电路。采用0．5“mBiCMoS工艺模型库验 证。仿真结果 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 明，该电路可以输出频率和幅度可调的两路180。反相三角波，并已应用在两路两 相同步工作的单片DC／DC控制器中。 关键词：三角波发生器；相位转换；弛张振荡器；DC／DC控制器 中图分类号：TN433 文献标识码： 文章编号：1004_3365(2007)05_0696-04 ATri蛐gleWaveGeneratorforDC／DCContmller LIAOLiang，WANGJing，XUYun，HUYong-91li，LUOXiu_fang (sf曲蛳”ht厶“船盯sD￡谢s缸捃or州如，cIl妇m倒耐r矾如jm^，10姗，G，伽声。憎．，凸。增q抽g400060，只R．o由m) Abstract：A廿iarlglewaveg朗erator{ordua卜out，tw0_phsesynchronousDc／【)CcDntrollerw拈presented．The t11eoryofoperationandcircuitaIldlayoutdesignweredesc^bedIThecircllitcon协i璐rel瑚tionosciIlatoraIldphase sIli“circui匕Spectresimllladonbasedorl0．5舯BiCMOSmodehhawsthtthecirc血锄g饥町atedualo唧uts 180。ou}_o卜p}1asedan91ewavesforDc／DCcontroll瓯 Keywords：T血nglewavegenerato。；Pha5eshift；Rela豫dorI∞cillator}Dc／DCcontr01lef EEAOC：1210；2570K 随着半导体技术的不断进步，性能和集成度越 来越高的单片Dc／Dc转换器和控制器芯片不断出 现，并应用在需要低压大电流的各种电子设备中。 相对于传统的供电电源，它们具有更高的效率，对减 小能源损耗具有十分重要的意义。 在为CPU、DPS、I／O电源以及其他便携式设备 供电的低压负载点Dc／Dc开关电源中，采用单片 Dc／DC控制器配合外接MOSFET的 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 ，相对于 将控制器和功率MOSFET集成于同一块芯片的单 片DC／Dc转换器，能够为负载提供更大的电流；同 时还具有效率高，响应时间快等特点。因此，这种方 案特别适合为CPU和AsIC提供低压大电流的逻 辑电源。同时，采用两路双相工作的DC／Dc电路， 可降低开关电源产生的EMI及输入输出电容。 收稿日期：2007一06—19：定稿日期：2007—08-07 DC／DC控制器的核心单元电路包括误差放大器、基 准源、逻辑控制单元、比较器以及三角波发生电路 等。本文设计了一种用于两相两路单片DC／DC控 制器的三角波发生电路。 2 两相同步工作DC／DC控制器的 优点 开关电源普遍存在一个缺点：与传统的线性稳压 电源相比，开关电源的噪声相对于线性电源一般比 较差。开关电源工作时，其内部开关电流可能产生 电磁干扰(EMI)。EMI的峰值能量主要集中在开 关频率上，并可能会对其他器件造成影响。 采用多相同步工作的开关稳压器，将每个开关 的接通时间错开。这样，在以前是死区的地方就有 了输入电流，使开关管的电流脉冲有效地交错，极大 地减小了它们叠加在一起的时间，大幅度地降低了 万方数据 第5期 廖良等；一种用于DC／DC控制器的三角波发生电路 从输入电容器流出的总RMS电流，对输入电容的 滤波能力降低，从而减小了对输入电容器的 要求 对教师党员的评价套管和固井爆破片与爆破装置仓库管理基本要求三甲医院都需要复审吗 和 输入电源的EMI和损耗。考虑采用相位相差180。 的两相双路开关稳压器，与相同频率的单路开关稳 压器相比，当为相同的负载供电时，在高端MOS— FET导通时，两相稳压器需要从输入电容吸人的电 流幅度仅为单稳压器的一半。因此，采用多相工作 的开关稳压器，可以大大降低EMI，降低输入滤波 电容的要求，同时，还具有较短的开关延迟时间，减 小所需的输出电容。 由于多相同步的优点，目前最新的单片DC／DC 转换器和控制器一般都有外部同步端。几个相同的 DC／DC转换器并联应用时，可以选择外部频率振荡 器芯片，对这几个芯片进行多相同步工作。 对于单片两路两相工作的DC／DC控制器，要 实现两相同步工作，需要内部的频率源产生两个频 率和幅度相同，并具有180。相差的三角渡，分别控 制两路DC／DC工作。基于上述考虑，本文设计的 用于两相同步工作DC／DC控制器的三角波发生电 路，其内部包括振荡器电路及相位转换电路，电路能 产生频率和幅度可调的两路180。相差的三角波。 3振荡器电路及相位转换电路的设计 3．1振荡器电路的设计 在IX：／DC开关稳压器中，反馈电压一般是通 过误差放大器，然后与振荡器产生的三角波在 PWM比较器电路中进行比较，产生脉冲宽度随反 馈电压变化的脉冲，控制功率开关管的导通，以实现 调节输出的目的。在单片IC中，采用最多的振荡器 是弛张振荡器，它是靠对内部设定的两个阈值电平 间的定时电容器交替充放电的方式工作阻“，产生频 率反比于定时电容量的周期性输出波形。 图1是应用于两相DC／DC控制器中的振荡器 电路，它是采用恒流源对定时电容器充放电的恒流 源充电振荡器。在电路中，充电电流I是由基准电 流源产生的，它通过P6～P10、Q6～Q8组成的电流 镜，对电容G进行充放电。其中，流过P6、P9的电 流I是对Co进行充电的电流，P7、P10、Q7、Q8是产 生对co放电的电流。由于Q7、Q8的面积比为2： 1，所以，Q7上流过的电流大小为2f。来自迟滞比 较器的信号控制N7突变的通断，N7导通时，Q7截 止。这时，通过从P6和P9流过的恒定电流f对Co 进行充电，直至co两端的电压到达迟滞比较器的上 阈值电压n。迟滞比较器将使N7关断，使电流源 Q7、Q8开始工作，流过G的电流为流过Q7和P9 的电流之差，所以这时co上将以z卜一I=J的净电 流进行放电，直至G上的电压到达迟滞比较器的下 阈值电压％，这时N7重新被导通。通过这样反复 的操作，就形成了一个振荡电路。在这个电路中，振 荡周期为： ，。瓦彘‘卜刍)2丽≠瓦瓜(1) 为了与三角波的上升和下降时间保持一致，在 设计时，需要保证充放电电流的匹配。 上升时间：Tl：—(v—a-1v．e一)G (2) 下降时间：T2；g气i兰孚鱼=堡么二手遍 (3) 图1恒流源振荡器充放电电路 Fig．1Charge／dischargecircuitinconstantcurrellt SOtlD。eoscillator 图2迟滞比较器电路原理图 Fig．2Schfmmticsofthehystereticcomparatorcircuit 万方数据 廖良等：一种用于DC／DC控制器的三角波发生电路 2007年 图2是振荡器电路中采用的迟滞比较器电路， 它是由一个被逻辑开关控制的分压电阻网络，产生 所需要的高低基准阈值电压。比较器的输出控制两 个MOS开关，实现对比较阈值电压的切换。这种 比较器代替了传统弛张振荡器需要的双比较器，实 现电路相对简单。 电容的充放电电流通过基准恒流源产生。由于 比较器和开关随温度变化的延时会造成振荡频率随 温度的变化，可以考虑在设计时将基准电流设计为 可补偿延时温度变化的影响。 3．2相位转换电路的设计 将两相双路DC／DC控制器集成在一块芯片 上，需要将振荡器产生的三角波信号通过一个相位 转换电路产生两个相差为180。的三角波信号。这 样，就不需要为第二路DE／DE控制器再设计一个 振荡器，节约了一个外接电容。 三角波相位转换电路的基本原理是，将对输入 的三角波信号通过差分对进行线性放大，在差分对 的两个输出端产生两路反相的三角渡信号。具体实 现电路可采用图3所示的具有发射极负反馈的差分 电路来实现：Q1、Q2组成了一个差分对电路，从振 荡器产生的三角波信号Ⅵ；，通过差分对，在V。t和 儿z处输出同相和反相的三角波信号。三角波的输 出幅度为： V。l—V名一b×R2 (4) ym—V。一如×R3 (5) L和如是由输入信号产生的三角波电流，所 以，通过改变Rz和Rs，可以实现对输出两路三角波 幅度的调节。 ‰ k 图3相位转换电路原理图 Fig．3Schematicsofphaseshiftcircuit 三角波相位转换电路的设计难点在于要保证从 V名输入的三角波信号工作在差分对的线性区。由 于Q2的基极接0V，所以，差分对的差分输入电压 为Vi。一般当VI