电流模式开关电源中的高精度锯齿波振荡器设计

摘要：提出了一种用于开关电源芯片的高性能锯齿波振荡器。基于U-I转换器原理，设计了精密电流产生电路；利用系统内部基准电压，设计了一种门限电压产生电路，从而有效地提高了振荡器频率稳定度和精度。基于TSMC 0．5μm BCD工艺，利用Spectre软件进行电路仿真，在芯片典型应用环境下仿真得到锯齿波振荡频率为132kHz。频率随电源电压在3．6～6．4V变化范围和温度在-27～27℃变化范围以内可控制其偏移在±3％以下。该锯齿波振荡器已经成功应用于一款AC／DC降压开关电源芯片的设计中。
关键词：振荡器；开关电源；锯齿波振荡器；基准电压

近年来，开关电源芯片被广泛应用于通信电子产品的电源供电系统。目前，关电源主要采用PWM控制电路，锯齿波振荡器是PWM控制电路
的核心功能部件。在电源电压、温度、工艺和环境负载变化或者漂移的条件下，要求振荡器能够产生频率稳定的信号输出。许多锯齿波振荡器虽然具有稳定性好、精度高的特点，但受环境温度和电源电压影响较大，基于以上要求，本文设计一种锯齿波产生电路。

1 电路结构及原理
1．1 电路整体框架及原理
图1为RC振荡器的原理图。本文提出的锯齿波振荡器主要由三部分构成，一部分是基准产生的电流I1和I2，一部分由电容C和开关K1、K2组成，最后一部分是控制电路。

该电路利用基准源产生的电流I1对电容C进行充电，利用电流I2进行放电，从而产生对开关K1和K2的控制信号。
产生脉冲的工作过程如下：假设输出信号Um为低电平，使开关管S1导通，S2关断。这时电流I1对C进行充电，使a点电压Ua升高，经过控制电路作用后，使输出信号Um变为高电平；然后，Um使开关管S1关断，S2导通，电流I2对C进行放电，使a点电压Ua降低，输出Um又变为低电平。电路如此反复循环工作，便在输出端产生振荡信号，Ua是产生的锯齿波信号。
1．2 具体电路设计实现