用于谐波补偿的高阶斜波产生电路及电子设备的制作方法

1.本发明属于电子设备技术领域，具体涉及一种用于谐波补偿的高阶斜波产生电路及电子设备。


背景技术：

2.相关技术中，现有的采用脉冲宽度调制(pwm)的dc-dc转换器，系统在调制信号占空比大于50％时会出现次谐波或亚谐波振荡，而这种振荡会造成系统不稳定，导致负载能力下降。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于谐波补偿的高阶斜波产生电路及电子设备，以解决现有技术中系统在调制信号占空比大于50％时会出现次谐波或亚谐波振荡的问题。
4.为实现以上目的，本发明采用如下技术方案：一种用于谐波补偿的高阶斜波产生电路，包括：第一比较器、分压电路，第二比较器、第一开关、第二开关、pwm信号发生器、反相器、第一电流镜、第二电流镜、第一可控开关管、第四可控开关管以及第三电阻；
5.所述第一比较器的正相输入端连接谐波输入电路，所述第一比较器的负相输入端与所述分压电路连接，所述第一比较器的输出端与分压电路、第一开关的第一端共接，所述第一开关的控制端与所述pwm信号发生器、反相器共接，所述第一开关的第二端与第一可控开关管的控制端、所述第二开关的第一端共接，所述第二开关的控制端与所述逆变器的输出端连接，所述第一可控开关管的漏极与第一电流镜的输入端连接，所述第一电流镜的输出端与第三电阻的一端、第二比较器的正相输入端共接；所述第二比较器的负相输入端与其输出端、第四可控开关管的控制端共接，所述第四可控开关管的漏极与所述第二电流镜的输入端连接；
6.所述第一可控开关管的源极、所述第三电阻的另一端、所述第四可控开关管的源极均接地。
7.进一步的，所述分压电路包括第一电阻和第二电阻；
8.所述第一电阻的一端、第二电阻的一端及第一比较器的负相输入端共接，所述第一电阻的另一端与所述第一比较器的输出端、第一开关的一端共接，所述第二电阻的另一端接地。
9.进一步的，所述第一电流镜包括第二可控开关管和第三可控开关管，所述第二电流镜包括第五可控开关管和第六可控开关管；
10.所述第一可控开关管的漏极与所述第二可控开关管的漏极、控制端及所述第三可控开关管的控制端共接，所述第二可控开关管的源极、第三可控开关管的源极均与电源电压共接，所述第三可控开关管的漏极与第三电阻的一端、第二比较器的正相输入端共接；
11.所述第四可控开关管的漏极与所述第五可控开关管漏极、控制端及所述第六可控
开关管的控制端共接，所述第五可控开关管的源极、第六可控开关管的源极均与电源电压连接，所述第六可控开关管的漏极输出第二高阶电流。
12.进一步的，所述第一可控开关管、第二可控开关管、第三可控开关管、第四可控开关管、第五可控开关管和第六可控开关管均采用mos管。
13.进一步的，所述第一可控开关管、第四可控开关管均采用nmos管；
14.所述第二可控开关管、第三可控开关管、第五可控开关管和第六可控开关管均采用pmos管。
15.进一步的，所述第一比较器、第二比较器均采用运算放大器。
16.进一步的，所述第一电阻、第二电阻及第三电阻均采用定值电阻。
17.本技术实施例提供一种电子设备，应用上述任一实施例提供的用于谐波补偿的高阶谐波产生电路。
18.本发明采用以上技术方案，能够达到的有益效果包括：
19.本发明提供的用于谐波补偿的高阶斜波产生电路可用于脉冲宽度调制电流模式开关电源转换器的斜波补偿，在开关电源转换器的脉冲宽度大于50％时消除谐波振荡的同时，同时，由于其高阶特性，补偿电流具有低电流高斜率的特征，可以有效降低由于补偿技术引起的负载能力下降问题。
附图说明
20.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
21.图1为本发明一种用于谐波补偿的高阶斜波产生电路的结构示意图；
22.图2为本发明提供的谐波输入电压、pwm信号和高阶电流的结构示意图。
具体实施方式
23.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
24.下面结合附图介绍本技术实施例中提供的一个具体的用于谐波补偿的高阶斜波产生电路及电子设备。
25.如图1所示，本技术实施例中提供的用于谐波补偿的高阶斜波产生电路，包括：第一比较器op1、分压电路，第二比较器op2、第一开关s1、第二开关s2、pwm信号发生器、反相器inv、第一电流镜、第二电流镜、第一可控开关管m1、第四可控开关管m4以及第三电阻r3；
26.所述第一比较器op1的正相输入端连接谐波输入电路，所述第一比较器op1的负相输入端与所述分压电路连接，所述第一比较器op1的输出端与分压电路、第一开关s1的第一端共接，所述第一开关s1的控制端与所述pwm信号发生器、反相器inv共接，所述第一开关s1的第二端与第一可控开关管m1的控制端、所述第二开关s2的第一端共接，所述第二开关s2
的控制端与所述逆变器的输出端连接，所述第一可控开关管m1的漏极与第一电流镜的输入端连接，所述第一电流镜的输出端与第三电阻r3的一端、第二比较器op2的正相输入端共接；所述第二比较器op2的负相输入端与其输出端、第四可控开关管m4的控制端共接，所述第四可控开关管m4的漏极与所述第二电流镜的输入端连接；
27.所述第一可控开关管m1的源极、所述第三电阻r3的另一端、所述第四可控开关管m4的源极均接地。
28.一些实施例中，所述分压电路包括第一电阻r1和第二电阻r2；
29.所述第一电阻r1的一端、第二电阻r2的一端及第一比较器op1的负相输入端共接，所述第一电阻r1的另一端与所述第一比较器op1的输出端、第一开关s1的一端共接，所述第二电阻r2的另一端接地。
30.所述第一电流镜包括第二可控开关管m2和第三可控开关管m3，所述第二电流镜包括第五可控开关管m5和第六可控开关管m6；
31.所述第一可控开关管m1的漏极与所述第二可控开关管m2的漏极、控制端及所述第三可控开关管m3的控制端共接，所述第二可控开关管m2的源极、第三可控开关管m3的源极均与电源电压vcc共接，所述第三可控开关管m3的漏极与第三电阻r3的一端、第二比较器op2的正相输入端共接；
32.所述第四可控开关管m4的漏极与所述第五可控开关管m5漏极、控制端及所述第六可控开关管m6的控制端共接，所述第五可控开关管m5的源极、第六可控开关管m6的源极均与电源电压vcc连接，所述第六可控开关管m6的漏极输出第二高阶电流。
33.用于谐波补偿的高阶斜波产生电路的工作原理为：谐波输入电路用于提供谐波输入电压vr，斜波输入电压vr输入到第一比较器op1的正相输入端，第一比较器op1的输出vo接第一电阻r1的上端，第一电阻r1的下端接第二电阻r2的上端v1，第二电阻r2的下端接地，分压电压v1接运第一比较器op1的负相输入端。第一比较器op1的输出vo1与第一开关s1的第一端连接，第一开关s1的第二端接第一可控开关管m1的栅极，同时与第二开关s2的第一端连接，第二开关s2的第二端接地。第一开关s1的控制端接pwm信号发生器输出的pwm信号，第二开关s2的控制端接逆变器inv的输出信号pwmo。第一比较器op1与第一电阻r1和第二电阻r2构成同向放大，使得输出vg1＝vr(r1/r1+r2)。
34.第一可控开关管m1的源极接地，漏极与第二可控开关管m2的漏极、栅极以及第三可控开关管m3的栅极连接于vd1。第二可控开关管m2和第三可控开关管m3的源极接电源vcc，第三可控开关管m3的漏极接第三电阻r3的上端于v2点，v2接第二比较器op2的正相输入端。第一可控开关管m1的漏端电流与第三可控开关管m3的漏端电流is相同，所以有is＝k1*vg12，而电压v2＝r3*is＝k1*r3*vg12。
35.第二比较器op2的输出vg2与其负相输入端连接，同时接第四可控开关管m4的栅极，第四可控开关管m4的源极接地，其漏极与第五可控开关管m5的漏极、栅极以及第六可控开关管m6的栅极连接于vd2，第六可控开关管m6的漏极为其输出io，第五可控开关管m5和第六可控开关管m6的源极接电源vcc。第四可控开关管m4的的漏端电流与第六可控开关管m6的漏端电流is相同，所以有io＝k2*v22，而电压v2＝r3*is＝k1*r3*vg12，所以io＝k2*k12*r32*vg14。
36.因此，通过本技术提供的用于谐波补偿的高阶斜波产生电路可得高阶斜波电流
io，其中k2为与第四可控开关管m4尺寸与工艺相关的系数，k1为第一电阻r1、第二电阻r2以及与第一可控开关管m1尺寸与工艺相关的系数。其中，谐波输入电压vr，pwm信号，pwmo信号以及io的关系如图2所示。
37.一些实施例中，所述第一可控开关管m1、第二可控开关管m2、第三可控开关管m3、第四可控开关管m4、第五可控开关管m5和第六可控开关管m6均采用mos管。
38.一些实施例中，所述第一可控开关管m1、第四可控开关管m4均采用nmos管；
39.所述第二可控开关管m2、第三可控开关管m3、第五可控开关管m5和第六可控开关管m6均采用pmos管。
40.作为一个实施例，所述第一比较器op1、第二比较器op2均采用运算放大器。
41.一些实施例中，所述第一电阻r1、第二电阻r2及第三电阻r3均采用定值电阻。
42.本技术实施例提供一种电子设备，用于上述任一实施例提供的用于谐波补偿的高阶斜波产生电路。
43.综上所述，本发明提供一种用于谐波补偿的高阶斜波产生电路及电子设备，所述电路包括第一比较器、分压电路，第二比较器、第一开关、第二开关、pwm信号发生器、反相器、第一电流镜、第二电流镜、第一可控开关管、第四可控开关管以及第三电阻；本发明提供的用于谐波补偿的高阶斜波产生电路可用于脉冲宽度调制电流模式开关电源转换器的斜波补偿，在开关电源转换器的脉冲宽度大于50％时消除谐波振荡的同时，同时，由于其高阶特性，补偿电流具有低电流高斜率的特征，可以有效降低由于补偿技术引起的负载能力下降问题。
44.可以理解的是，上述提供的系统实施例与上述的方法实施例对应，相应的具体内容可以相互参考，在此不再赘述。
45.本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
46.本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
47.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令方法的制造品，该指令方法实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
48.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一
个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
49.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。