專利名稱：開關(guān)穩(wěn)壓器控制電路和開關(guān)穩(wěn)壓器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種開關(guān)穩(wěn)壓器，并且更具體而言涉及一種配備有用于穩(wěn)定輸出電壓的相位補(bǔ)償電路的開關(guān)穩(wěn)壓器控制電路。
背景技術(shù)：
圖6示出了常規(guī)開關(guān)穩(wěn)壓器的電路結(jié)構(gòu)。除非在控制回路系統(tǒng)中執(zhí)行用于穩(wěn)定輸出電壓的相位補(bǔ)償，否則不能保證開關(guān)穩(wěn)壓器的穩(wěn)定工作。例如，考慮在誤差放大器605的輸入側(cè)測(cè)量的開環(huán)增益的穩(wěn)定條件和相位特性的穩(wěn)定條件。當(dāng)控制回路系統(tǒng)的開環(huán)增益是1或更多時(shí)，控制回路系統(tǒng)的相位延遲需要通過使用用于延遲相位的極點(diǎn)(pole)和用于返回所述相位的零點(diǎn)而被抑制為180度或更少。在圖6中所示的常規(guī)開關(guān)穩(wěn)壓器中，對(duì)輸出電壓進(jìn)行分壓的分壓電阻器R1和R2、和電容器Cfb形成用于返回所述相位的零點(diǎn)，將控制回路系統(tǒng)的相位延遲抑制為180度或更少(參見JP 07-274495A(第二頁))。
圖7是示出在常規(guī)開關(guān)穩(wěn)壓器中控制回路系統(tǒng)的增益和相位特性的波德圖(Bode diagram)。控制回路系統(tǒng)的增益701和相位特性702主要由線圈L和輸出電容器Cout決定。在這種情況下，增益隨著表達(dá)式1所表示的作為起始點(diǎn)的頻率fp1以40dB/dec降低。同樣，在頻率fp1上相位延遲大約90度。
頻率fp1=1/2πL-Cout]]>(表達(dá)式1)這里，除非抑制了控制回路系統(tǒng)的相位延遲，否則最大180度的相位延遲發(fā)生在超過頻率fp1的頻率上。結(jié)果，不能得到穩(wěn)定的輸出電壓。
考慮到這一點(diǎn)，在圖6中所示的常規(guī)開關(guān)穩(wěn)壓器中，對(duì)輸出電壓進(jìn)行分壓的分壓電阻器R1和R2和電容器Cfb形成用于返回所述相位的零點(diǎn)。當(dāng)控制回路系統(tǒng)的開環(huán)增益701是1或更多時(shí)，這將控制回路系統(tǒng)的相位702的延遲抑制180度。此時(shí)，零點(diǎn)對(duì)應(yīng)頻率f01。在頻率f01上所述相位返回45度。另外，在超過頻率f01的頻率上所述相位最大返回90度。
頻率f01＝π-Cfb-R1 (表達(dá)式2)另外，分壓電阻器R1和R2和電容器Cfb在大于頻率f01并且由表達(dá)式3表示的頻率fp2上具有一極點(diǎn)。在頻率fp2上，以作為起始點(diǎn)的頻率f01引起45度的相位延遲。另外，最大180度的相位延遲發(fā)生在超過頻率fp2的頻率上。
頻率fp2＝(R1+R2)/2π-Cfb-R1-R2(表達(dá)式3)通常，廣泛使用控制回路系統(tǒng)的穩(wěn)定工作的指數(shù)(index)，所述指數(shù)表示開環(huán)增益為1時(shí)的相位延遲并且被稱為相位裕度。除非保證45度或更多的相位裕度，否則相關(guān)電源電路不能穩(wěn)定工作。因此，僅僅由分壓電阻器R1和R2和電容器Cfb所形成的零點(diǎn)保證45度或更多的相位裕度是困難的。因此，輸出電容器Cout和電阻器Resr被用于形成另一零點(diǎn)，其中相對(duì)于輸出電容器Cout串聯(lián)插入所述電阻器Resr。此時(shí)，零點(diǎn)對(duì)應(yīng)于表達(dá)式4所表示的頻率f02。在頻率f02上返回45度的相位延遲。另外，在超過頻率f02的頻率上所述相位最大返回90度。
頻率f02＝π-Cout-Resr(表達(dá)式4)就是說，在頻率f01和頻率f02的零點(diǎn)上執(zhí)行相位補(bǔ)償，如圖7中所示的，由此保證控制回路系統(tǒng)的穩(wěn)定工作。特別是在頻率f02上，在輸出電容器由鉭電容器組成的情況下，電阻器Resr被構(gòu)造到電容器自身中。因此，特征是可容易地執(zhí)行相位補(bǔ)償而不需增加元件。
然而，眾所周知的是，當(dāng)破壞了鉭電容器時(shí)，鉭電容器兩側(cè)的端子變?yōu)槎搪窢顟B(tài)。當(dāng)破壞了作為輸出電容器的鉭電容器時(shí)，其輸出端與VSS短接，這產(chǎn)生大的電流。這可能引起導(dǎo)致燃燒的發(fā)熱。因此，近年來，在擊穿的時(shí)候在兩側(cè)的端子變?yōu)殚_路狀態(tài)的陶瓷電容器已經(jīng)通常被用作輸出電容器。
然而，在陶瓷電容器用作輸出電容器的情況下，Resr非常小。因此，存在于鉭電容器中的頻率f02的零點(diǎn)不存在。就是說，這引起一個(gè)問題，即在頻率f02上不執(zhí)行相位補(bǔ)償。圖8是示出在這個(gè)點(diǎn)上控制回路系統(tǒng)的增益和相位特性的波德圖。與圖7相比，在圖8中，在頻率f01上所述相位僅僅返回45度，因?yàn)轭l率f02不存在。因此，不能保證45度的相位裕度，這使得難以保證穩(wěn)定工作。另外，當(dāng)電阻器Resr用作外部元件時(shí)，元件的數(shù)目增加。因此，當(dāng)考慮整個(gè)開關(guān)穩(wěn)壓器時(shí)，導(dǎo)致成本增加。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題進(jìn)行了本發(fā)明，并且本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種開關(guān)穩(wěn)壓器，其中陶瓷電容器用作輸出電容器。該開關(guān)穩(wěn)壓器具有一種結(jié)構(gòu)，其中能夠形成零點(diǎn)的相位補(bǔ)償電路被插入在控制回路系統(tǒng)的誤差放大器的差分對(duì)之間以便保證在控制回路系統(tǒng)中的穩(wěn)定工作。
如上所述構(gòu)造開關(guān)穩(wěn)壓器，在所述開關(guān)穩(wěn)壓器中陶瓷電容器用作輸出電容器。因此，可以提供能夠保證在控制回路系統(tǒng)中穩(wěn)定工作的開關(guān)穩(wěn)壓器而不需增加電阻器作為用于輸出的元件。


在附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明在開關(guān)穩(wěn)壓器中的誤差放大器的差分對(duì)的電路圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式1在開關(guān)穩(wěn)壓器中的誤差放大器的差分對(duì)的電路圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式1示出控制回路系統(tǒng)的增益和相位特性以及開關(guān)穩(wěn)壓器中誤差放大器的增益的波德圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式2在開關(guān)穩(wěn)壓器中的誤差放大器的差分對(duì)的電路圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式2示出控制回路系統(tǒng)的增益和相位特性以及開關(guān)穩(wěn)壓器中誤差放大器的增益的波德圖；圖6是常規(guī)開關(guān)穩(wěn)壓器的電路圖；圖7是示出在包括Resr的常規(guī)開關(guān)穩(wěn)壓器的情況下控制回路系統(tǒng)的增益和相位特性的波德圖；以及圖8是示出在不包括Resr的常規(guī)開關(guān)穩(wěn)壓器的情況下控制回路系統(tǒng)的增益和相位特性的波德圖。
具體實(shí)施例方式
圖1是根據(jù)本發(fā)明在開關(guān)穩(wěn)壓器中的誤差放大器的差分對(duì)的電路圖。誤差放大器的差分對(duì)1設(shè)置有相位補(bǔ)償電路2，插入所述相位補(bǔ)償電路2以便與電阻器3并聯(lián)。在控制回路系統(tǒng)中的誤差放大器的差分對(duì)之間提供能夠形成零點(diǎn)的相位補(bǔ)償電路，其結(jié)果可以保證穩(wěn)定工作而不需增加用于輸出的電阻器。在下文中，將參考相位補(bǔ)償電路2的特定電路和波德圖來描述本發(fā)明的實(shí)施方式。
實(shí)施方式1圖2是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式1在開關(guān)穩(wěn)壓器中的誤差放大器的差分對(duì)的電路圖。該放大器的差分對(duì)1設(shè)置有電容器6，其中與電阻器3并聯(lián)地插入所述電容器6，所述電容器6起相位補(bǔ)償電路的作用。
圖3是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式1示出開關(guān)穩(wěn)壓器的控制回路系統(tǒng)的增益和相位特性的波德圖。所述波德圖示出控制回路系統(tǒng)的增益301和相位特性302以及作為單個(gè)元件的誤差放大器的增益303。通過使用相位補(bǔ)償電路在與零點(diǎn)f02的頻帶相同的頻帶中形成零點(diǎn)f03，其中所述相位補(bǔ)償電路被構(gòu)造到誤差放大器中，所述零點(diǎn)f02按照常規(guī)已通過使用輸出電容器Cout和電阻器Resr形成，所述電阻器Resr相對(duì)于輸出電容器Cout串聯(lián)地被插入。結(jié)果，可以保證在控制回路系統(tǒng)中穩(wěn)定工作，并且具有與利用零點(diǎn)f02的效果相同的效果。另外，由于零點(diǎn)特性，增益從零點(diǎn)f03開始以20dB/dec增加。因此，在高頻區(qū)域中也增強(qiáng)了誤差放大器的瞬態(tài)特性。當(dāng)用Cerr表示電容器6的電容值時(shí)，用表達(dá)式5表示零點(diǎn)f03的頻率。
頻率f03＝-Cerr-Re(表達(dá)式5)
通過調(diào)整電容值Cerr來設(shè)置零點(diǎn)f03以便具有與零點(diǎn)f02的頻帶相同的頻帶，其中所述零點(diǎn)f02按照常規(guī)已通過使用常規(guī)輸出電容器Cout和電阻器Resr來形成，所述電阻器Resr相對(duì)于輸出電容器Cout串聯(lián)地被插入。因此，即使在陶瓷電容器不包括電阻器Resr的情況下，也能容易地保證在控制回路系統(tǒng)中的穩(wěn)定工作。
實(shí)施方式2圖4是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式2在開關(guān)穩(wěn)壓器中誤差放大器的差分對(duì)的電路圖。該誤差放大器的差分對(duì)1設(shè)置有電容器6和電阻器7，該電容器6和電阻器7串聯(lián)連接以起相位補(bǔ)償電路的作用并且與電阻器3并聯(lián)地被插入。
圖5是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式2示出開關(guān)穩(wěn)壓器中控制回路系統(tǒng)的增益和相位特性的波德圖。該波德圖示出控制回路系統(tǒng)的增益501和相位特性502以及作為單個(gè)元件的誤差放大器的增益503。此時(shí)，用表達(dá)式6和7分別表示零點(diǎn)f04的頻率和極點(diǎn)fp3的頻率。
頻率f04＝π-Cerr-(Rerr+Re)(表達(dá)式6)頻率fp3＝π-Cerr-Rerr (表達(dá)式7)因此，調(diào)整Cerr和Rerr，由此以與實(shí)施方式1中所說明的機(jī)制相同的機(jī)制保證在控制回路系統(tǒng)中的穩(wěn)定工作，其中在與零點(diǎn)f02的頻帶相同的頻帶中形成零點(diǎn)。
而且，使超過零點(diǎn)f04的頻率fp3具有極點(diǎn)以便在極點(diǎn)fp3上獲得恒定增益，由此能夠控制在高頻區(qū)域中誤差放大器的瞬態(tài)特性。
權(quán)利要求
1.一種開關(guān)穩(wěn)壓器控制電路，用于控制開關(guān)脈沖以升高輸入電壓，包括誤差放大器，用于比較分壓與參考電壓，所述分壓通過利用分壓電阻器對(duì)輸出電壓進(jìn)行分壓獲得；以及相位補(bǔ)償電路，被插入在誤差放大器的差分對(duì)之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的開關(guān)穩(wěn)壓器控制電路，其中相位補(bǔ)償電路包括電容器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的開關(guān)穩(wěn)壓器控制電路，其中相位補(bǔ)償電路包括串聯(lián)連接的電容器和電阻器。
4.一種開關(guān)穩(wěn)壓器，包括根據(jù)權(quán)利要求1的開關(guān)穩(wěn)壓器控制電路。
全文摘要
提供一種開關(guān)穩(wěn)壓器以保證在控制回路系統(tǒng)中的穩(wěn)定工作，在所述開關(guān)穩(wěn)壓器中陶瓷電容器用作輸出電容器。在控制回路系統(tǒng)中的誤差放大器的差分對(duì)之間插入能夠形成零點(diǎn)的相位補(bǔ)償電路，由此保證在控制回路系統(tǒng)中的穩(wěn)定工作。
文檔編號(hào)G05F1/10GK1835359SQ200610009579
公開日2006年9月20日 申請(qǐng)日期2006年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月25日
發(fā)明者佐藤豐, 中下貴雄 申請(qǐng)人:精工電子有限公司