電流模式開關電源中的高精度鋸齒波振蕩器設計

摘要：提出了一種用于開關電源芯片的高性能鋸齒波振蕩器。基于U-I轉換器原理，設計了精密電流產生電路；利用系統內部基準電壓，設計了一種門限電壓產生電路，從而有效地提高了振蕩器頻率穩定度和精度。基于TSMC 0．5μm BCD工藝，利用Spectre軟件進行電路仿真，在芯片典型應用環境下仿真得到鋸齒波振蕩頻率為132kHz。頻率隨電源電壓在3．6～6．4V變化范圍和溫度在-27～27℃變化范圍以內可控制其偏移在±3％以下。該鋸齒波振蕩器已經成功應用于一款AC／DC降壓開關電源芯片的設計中。
關鍵詞：振蕩器；開關電源；鋸齒波振蕩器；基準電壓

近年來，開關電源芯片被廣泛應用于通信電子產品的電源供電系統。目前，關電源主要采用PWM控制電路，鋸齒波振蕩器是PWM控制電路
的核心功能部件。在電源電壓、溫度、工藝和環境負載變化或者漂移的條件下，要求振蕩器能夠產生頻率穩定的信號輸出。許多鋸齒波振蕩器雖然具有穩定性好、精度高的特點，但受環境溫度和電源電壓影響較大，基于以上要求，本文設計一種鋸齒波產生電路。

1 電路結構及原理
1．1 電路整體框架及原理
圖1為RC振蕩器的原理圖。本文提出的鋸齒波振蕩器主要由三部分構成，一部分是基準產生的電流I1和I2，一部分由電容C和開關K1、K2組成，最后一部分是控制電路。

該電路利用基準源產生的電流I1對電容C進行充電，利用電流I2進行放電，從而產生對開關K1和K2的控制信號。
產生脈沖的工作過程如下：假設輸出信號Um為低電平，使開關管S1導通，S2關斷。這時電流I1對C進行充電，使a點電壓Ua升高，經過控制電路作用后，使輸出信號Um變為高電平；然后，Um使開關管S1關斷，S2導通，電流I2對C進行放電，使a點電壓Ua降低，輸出Um又變為低電平。電路如此反復循環工作，便在輸出端產生振蕩信號，Ua是產生的鋸齒波信號。
1．2 具體電路設計實現