專利名稱：Dc－dc轉(zhuǎn)換器電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及DC-DC轉(zhuǎn)換器電路的相位補(bǔ)償。
背景技術(shù)：
通常，當(dāng)在DC-DC轉(zhuǎn)換器電路上不執(zhí)行相位補(bǔ)償時(shí)，不能確保其平穩(wěn)的操作。已經(jīng)有廣泛已知的電阻器和輸出電容器串聯(lián)連接的方法，該方法作為執(zhí)行相位補(bǔ)償方法之一。
圖3是顯示了常規(guī)斬波式升壓DC-DC轉(zhuǎn)換器電路的一個(gè)電路圖。為了相位補(bǔ)償以確保平穩(wěn)操作，相位補(bǔ)償電阻器112與輸出電容器111串聯(lián)連接，或者使用被提供了等效串聯(lián)電阻器的輸出電容器，從而提供零點(diǎn)。為了執(zhí)行充分的相位補(bǔ)償，有必要在頻帶的零點(diǎn)上設(shè)置一個(gè)頻率fz，對(duì)于該頻帶的零點(diǎn)需要相位補(bǔ)償。這里，假定給出輸出電容器111的電容值為Cout，給出相位補(bǔ)償電阻器112的電阻器值為RESR，在零點(diǎn)的頻率fz可由下面的表達(dá)式(1)來(lái)表示fz＝1/(2∏×Cout×RESR)(1)圖4是斬波式升壓DC-DC轉(zhuǎn)換器電路的時(shí)序圖。在圖3所示的斬波式升壓DC-DC轉(zhuǎn)換器電路中，當(dāng)切斷開(kāi)關(guān)元件104時(shí)電流流過(guò)整流設(shè)備110，以及當(dāng)接通開(kāi)關(guān)元件104時(shí)電流不流過(guò)整流設(shè)備110。因此，在整流設(shè)備110中導(dǎo)致電流Ipk的變化。因此，當(dāng)給出相位補(bǔ)償電阻器112的電阻值為RESR時(shí)，在輸出電壓中產(chǎn)生由下面表達(dá)式(2)來(lái)表示的紋波電壓Vpk。
Vpk≈Ipk×RESR(2)通常，當(dāng)在輸出電壓中產(chǎn)生的紋波電壓Vpk很大時(shí)，不能執(zhí)行正常的反饋控制，因此不能確保平穩(wěn)操作。因此，為了抑制在輸出電壓中紋波電壓Vpk的產(chǎn)生，有必要設(shè)置相位補(bǔ)償電阻器112的電阻器值RESR為小的數(shù)值。(見(jiàn)JP07-274495A(圖1))然而，當(dāng)相位補(bǔ)償電阻器112的電阻器值RESR設(shè)置為小的數(shù)值時(shí)，有必要增加輸出電容器111的電容值Cout以便實(shí)現(xiàn)充分的相位補(bǔ)償。因此，存在一個(gè)問(wèn)題是輸出電容器111的尺寸很大并且增加了其成本花費(fèi)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在解決上述的常規(guī)問(wèn)題。本發(fā)明的一個(gè)目的是提供可平穩(wěn)操作的DC-DC轉(zhuǎn)換器電路。
根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)開(kāi)關(guān)元件接通以便流入輸出電容器的充電電流流入開(kāi)關(guān)元件時(shí)，則將充電電流轉(zhuǎn)換為電壓。將轉(zhuǎn)換電壓中的變化成分添加到輸出電壓并且總電壓反饋到控制系統(tǒng)。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)抑制在輸出電壓中產(chǎn)生的紋波電壓Vpk，甚至使用小的輸出電容器就能提供可平穩(wěn)操作的DC-DC轉(zhuǎn)換器電路。同樣還有望改善類似電流模式的平穩(wěn)性。


在附圖中圖1是顯示了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的斬波式升壓DC-DC轉(zhuǎn)換器電路的圖。
圖2是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的斬波式升壓DC-DC轉(zhuǎn)換器電路的時(shí)序圖。
圖3是顯示了常規(guī)斬波式升壓DC-DC轉(zhuǎn)換器電路的圖。
圖4是常規(guī)斬波式升壓DC-DC轉(zhuǎn)換器電路的時(shí)序圖。
圖5是顯示了根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的斬波式升壓DC-DC轉(zhuǎn)換器電路的圖。
圖6是顯示了根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的斬波式反相DC-DC轉(zhuǎn)換器電路的圖。
具體實(shí)施例方式
(第一實(shí)施例)圖1是顯示了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的斬波式升壓DC-DC轉(zhuǎn)換器電路的圖。
在圖1所示的斬波式升壓DC-DC轉(zhuǎn)換器電路中，來(lái)自電源101的輸入電壓經(jīng)歷由電感器109、開(kāi)關(guān)元件104、整流設(shè)備110和輸出電容器111的能量轉(zhuǎn)換以產(chǎn)生輸出電壓。然后，誤差放大電路106比較參考電壓107和由電壓分配電路108分配輸出電壓所獲得的電壓以產(chǎn)生輸出信號(hào)，用于控制PWM控制電路105。PWM控制電路105輸出了一個(gè)脈沖控制信號(hào)給開(kāi)關(guān)元件104以維持輸出電壓在預(yù)先確定的電平。相位補(bǔ)償電阻器112插入在輸出電容器111和整流設(shè)備110之間。相互并聯(lián)連接的反饋電阻器113和反饋電容器120被連接在連接點(diǎn)(一個(gè)點(diǎn))和電壓分配電路108之間，在該連接點(diǎn)連接整流設(shè)備110和相位補(bǔ)償電阻器112。紋波電壓校正電阻器114被連接在開(kāi)關(guān)元件104和GND之間。紋波電壓校正電容器115被連接在一個(gè)連接點(diǎn)(b點(diǎn))和一個(gè)連接點(diǎn)(c點(diǎn))之間，在b點(diǎn)連接開(kāi)關(guān)元件104和紋波電壓校正電阻器114，在c點(diǎn)連接反饋電阻器113和電壓分配電路108。
圖2是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的斬波式升壓DC-DC轉(zhuǎn)換器電路的時(shí)序圖。在下面將描述其中的操作。
首先，當(dāng)切斷開(kāi)關(guān)元件104時(shí)，來(lái)自電感器109的電流流入整流設(shè)備110，由此升高在整流設(shè)備110和相位補(bǔ)償電阻器112之間的連接點(diǎn)(一個(gè)點(diǎn))的電壓。當(dāng)給出流入整流設(shè)備110的電流為ILoff以及給出相位補(bǔ)償電阻器112的電阻值為RESR，由下面的表達(dá)式(3)來(lái)表示升高的電壓VaVa≈ILoff×RESR(3)接下來(lái)，當(dāng)接通開(kāi)關(guān)元件104時(shí)，來(lái)自電感器109的電流流入開(kāi)關(guān)元件104。因此，在整流設(shè)備110和相位補(bǔ)償電阻器112之間的連接點(diǎn)(a點(diǎn))的電壓降低。因此，在開(kāi)關(guān)元件104和紋波電壓校正電阻器114之間的連接點(diǎn)(b點(diǎn))電壓升高。當(dāng)給出流入開(kāi)關(guān)元件104的電流為ILon以及給出紋波電壓校正電阻器的電阻值為RSENSE，由下面的表達(dá)式(4)來(lái)表示升高的電壓VbVb≈ILon×RSENSE(4)由下面的表達(dá)式(5)來(lái)表示在電壓分配電路108的輸入點(diǎn)(c點(diǎn))上的電壓Vc的變化Vc≈ILoff×(RESR-RSENSE) (5)因而，通過(guò)調(diào)整相位補(bǔ)償電阻器112的電阻值RESR和紋波電壓校正電阻器114的電阻值RSENSE，可能減少在電壓分配電路108的輸入點(diǎn)(c點(diǎn))上的電壓Vc的變化，也就是，紋波電壓被輸入到電壓分配電路108中。
根據(jù)這樣的方法，甚至當(dāng)電容器尺寸小、成本花費(fèi)低以及電容器值很小時(shí)，該電容器可用作輸出電容器111，以基于具有小紋波電壓的信號(hào)執(zhí)行反饋控制，因此有可能進(jìn)行平穩(wěn)操作。
另外，設(shè)置反饋電容器120的電容值比紋波電壓校正電容器115的電容值小或者移去反饋電容器120，或者設(shè)置相位補(bǔ)償電阻器112的電阻值比紋波電壓校正電阻器114的電阻值小或者移去相位補(bǔ)償電阻器112，以便由表達(dá)式(4)表示的由紋波電壓校正電阻器114作為主因所產(chǎn)生的紋波電壓Vb相比于由表達(dá)式(3)表示的由相位補(bǔ)償電阻器112作為主因所產(chǎn)生的紋波電壓Va占優(yōu)勢(shì)。因此，根據(jù)一個(gè)時(shí)間(在該時(shí)間中開(kāi)關(guān)元件被接通)而增加或減少流入電感器109的電流在開(kāi)關(guān)元件104接通期間可以被反饋。因此，可能進(jìn)一步擴(kuò)大平穩(wěn)操作的區(qū)域。
(第二實(shí)施例)圖5是顯示了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的斬波式升壓DC-DC轉(zhuǎn)換器電路的圖。在圖5所示的斬波式升壓DC-DC轉(zhuǎn)換器電路中，紋波電壓校正電阻器114被連接在開(kāi)關(guān)元件104和GND之間。紋波電壓校正電容器115被連接在連接點(diǎn)和誤差放大電路106的一個(gè)輸入點(diǎn)之間，其中在該連接點(diǎn)連接開(kāi)關(guān)元件104和紋波電壓校正電阻器114。反饋電容器120被連接在誤差放大電路106的輸入點(diǎn)和整流設(shè)備110之間。根據(jù)圖5所示的電路結(jié)構(gòu)，可以將輸出電壓反饋給具有一種狀態(tài)的誤差放大電路106，在該狀態(tài)中減少紋波電壓，因此有可能進(jìn)行平穩(wěn)操作。
圖6是顯示了根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的斬波式反相DC-DC轉(zhuǎn)換器電路的圖。在圖6所示的斬波式反相DC-DC轉(zhuǎn)換器電路中，將來(lái)自電源101的輸入電壓輸入到開(kāi)關(guān)元件104中。通過(guò)電感器109和紋波電壓校正電阻器114，開(kāi)關(guān)元件104與GND連接。另外，通過(guò)整流設(shè)備110、相位補(bǔ)償電阻器112和輸出電容器111，開(kāi)關(guān)元件104與GND連接。在整流設(shè)備110和相位補(bǔ)償電阻器112之間的連接點(diǎn)與電壓分配電路108連接。第二參考電壓電路117被連接在電壓分配電路108和GND之間。來(lái)自電壓分配電路108的一個(gè)輸出被輸入到誤差放大電路106的反相輸入端。
通過(guò)反饋電阻器113，誤差放大電路106的非反相輸入端與第一參考電壓電路116連接。紋波電壓校正電容器115與電感器109和紋波電壓校正電阻器114之間的連接點(diǎn)連接。誤差放大電路106的輸出端與PWM控制電路105連接。PWM控制電路105的輸出端與開(kāi)關(guān)元件104連接。
根據(jù)圖6所示的電路結(jié)構(gòu)，當(dāng)控制輸入到誤差放大電路106的參考電壓時(shí)，可以將輸出電壓反饋到具有一種狀態(tài)的誤差放大電路106，在該狀態(tài)中減少紋波電壓的影響，因此有可能進(jìn)行平穩(wěn)操作。
權(quán)利要求
1.通過(guò)反饋輸出電壓執(zhí)行開(kāi)關(guān)控制的DC-DC轉(zhuǎn)換器電路，該DC-DC轉(zhuǎn)換器電路包括電感器、整流設(shè)備、電壓分配電路、參考電壓電路和輸出電容器，該DC-DC轉(zhuǎn)換器電路包括開(kāi)關(guān)元件；誤差放大器；以及提供在開(kāi)關(guān)元件和誤差放大器之間的反饋電路；其中當(dāng)流入輸出電容器的充電電流流入開(kāi)關(guān)元件時(shí)，反饋電路將流入開(kāi)關(guān)元件的充電電流轉(zhuǎn)換為電壓，將轉(zhuǎn)換的電壓添加到輸出電壓，以及將輸出電壓反饋到轉(zhuǎn)換的電壓中，該轉(zhuǎn)換的電壓被添加到誤差放大器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的DC-DC轉(zhuǎn)換器電路，其中反饋電路包括反饋電阻器，該反饋電阻器被連接在一個(gè)連接點(diǎn)和電壓分配電路之間，在該連接點(diǎn)上連接整流設(shè)備和輸出電容器；紋波電壓校正電阻器，該紋波電壓校正電阻器被連接在開(kāi)關(guān)元件和GND之間；以及紋波電壓校正電容器；該紋波電壓校正電容器被連接在一個(gè)連接開(kāi)關(guān)元件和紋波電壓校正電阻器的連接點(diǎn)和一個(gè)連接反饋電阻器和電壓分配電路的連接點(diǎn)之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的DC-DC轉(zhuǎn)換器電路，其中反饋電路包括紋波電壓校正電阻器，該紋波電壓校正電阻器被連接在開(kāi)關(guān)元件和GND之間；和紋波電壓校正電容器，該紋波電壓校正電容器被連接在一個(gè)連接點(diǎn)和誤差放大器的輸入端之間，在該連接點(diǎn)上連接開(kāi)關(guān)元件和紋波電壓校正電阻器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的DC-DC轉(zhuǎn)換器電路，其中反饋電路包括反饋電阻器，該反饋電阻器被連接在參考電壓電路和誤差放大器的輸入端之間；紋波電壓校正電阻器，該紋波電壓校正電阻器被連接在電感器和GND之間；紋波電壓校正電容器，該紋波電壓校正電容器被連接在一個(gè)連接電感器和紋波電壓校正電阻器的連接點(diǎn)和一個(gè)連接誤差放大器的輸入端和反饋電阻器的連接點(diǎn)之間；第二參考電壓電路，該第二參考電壓電路被連接在電壓分配電路和GND之間。
全文摘要
提供一個(gè)DC－DC轉(zhuǎn)換器電路，該DC－DC轉(zhuǎn)換器電路可平穩(wěn)地操作而不受輸出電容器(111)的尺寸和其成本花費(fèi)影響。當(dāng)接通開(kāi)關(guān)元件以便正流入輸出電容器的充電電流流入開(kāi)關(guān)元件，將電流轉(zhuǎn)換為電壓，以將該電壓添加到輸出電壓，并且將總電壓反饋給控制系統(tǒng)。
文檔編號(hào)H02M3/155GK1719707SQ20051008229
公開(kāi)日2006年1月11日 申請(qǐng)日期2005年7月7日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月7日
發(fā)明者益子健 申請(qǐng)人:精工電子有限公司