专利名称：开关稳压器控制电路和开关稳压器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种开关稳压器，并且更具体而言涉及一种配备有用于稳定输出电压的相位补偿电路的开关稳压器控制电路。
背景技术：
图6示出了常规开关稳压器的电路结构。除非在控制回路系统中执行用于稳定输出电压的相位补偿，否则不能保证开关稳压器的稳定工作。例如，考虑在误差放大器605的输入侧测量的开环增益的稳定条件和相位特性的稳定条件。当控制回路系统的开环增益是1或更多时，控制回路系统的相位延迟需要通过使用用于延迟相位的极点(pole)和用于返回所述相位的零点而被抑制为180度或更少。在图6中所示的常规开关稳压器中，对输出电压进行分压的分压电阻器R1和R2、和电容器Cfb形成用于返回所述相位的零点，将控制回路系统的相位延迟抑制为180度或更少(参见JP 07-274495A(第二页))。
图7是示出在常规开关稳压器中控制回路系统的增益和相位特性的波德图(Bode diagram)。控制回路系统的增益701和相位特性702主要由线圈L和输出电容器Cout决定。在这种情况下，增益随着表达式1所表示的作为起始点的频率fp1以40dB/dec降低。同样，在频率fp1上相位延迟大约90度。
频率fp1=1/2πL-Cout]]>(表达式1)这里，除非抑制了控制回路系统的相位延迟，否则最大180度的相位延迟发生在超过频率fp1的频率上。结果，不能得到稳定的输出电压。
考虑到这一点，在图6中所示的常规开关稳压器中，对输出电压进行分压的分压电阻器R1和R2和电容器Cfb形成用于返回所述相位的零点。当控制回路系统的开环增益701是1或更多时，这将控制回路系统的相位702的延迟抑制180度。此时，零点对应频率f01。在频率f01上所述相位返回45度。另外，在超过频率f01的频率上所述相位最大返回90度。
频率f01＝π-Cfb-R1 (表达式2)另外，分压电阻器R1和R2和电容器Cfb在大于频率f01并且由表达式3表示的频率fp2上具有一极点。在频率fp2上，以作为起始点的频率f01引起45度的相位延迟。另外，最大180度的相位延迟发生在超过频率fp2的频率上。
频率fp2＝(R1+R2)/2π-Cfb-R1-R2(表达式3)通常，广泛使用控制回路系统的稳定工作的指数(index)，所述指数表示开环增益为1时的相位延迟并且被称为相位裕度。除非保证45度或更多的相位裕度，否则相关电源电路不能稳定工作。因此，仅仅由分压电阻器R1和R2和电容器Cfb所形成的零点保证45度或更多的相位裕度是困难的。因此，输出电容器Cout和电阻器Resr被用于形成另一零点，其中相对于输出电容器Cout串联插入所述电阻器Resr。此时，零点对应于表达式4所表示的频率f02。在频率f02上返回45度的相位延迟。另外，在超过频率f02的频率上所述相位最大返回90度。
频率f02＝π-Cout-Resr(表达式4)就是说，在频率f01和频率f02的零点上执行相位补偿，如图7中所示的，由此保证控制回路系统的稳定工作。特别是在频率f02上，在输出电容器由钽电容器组成的情况下，电阻器Resr被构造到电容器自身中。因此，特征是可容易地执行相位补偿而不需增加元件。
然而，众所周知的是，当破坏了钽电容器时，钽电容器两侧的端子变为短路状态。当破坏了作为输出电容器的钽电容器时，其输出端与VSS短接，这产生大的电流。这可能引起导致燃烧的发热。因此，近年来，在击穿的时候在两侧的端子变为开路状态的陶瓷电容器已经通常被用作输出电容器。
然而，在陶瓷电容器用作输出电容器的情况下，Resr非常小。因此，存在于钽电容器中的频率f02的零点不存在。就是说，这引起一个问题，即在频率f02上不执行相位补偿。图8是示出在这个点上控制回路系统的增益和相位特性的波德图。与图7相比，在图8中，在频率f01上所述相位仅仅返回45度，因为频率f02不存在。因此，不能保证45度的相位裕度，这使得难以保证稳定工作。另外，当电阻器Resr用作外部元件时，元件的数目增加。因此，当考虑整个开关稳压器时，导致成本增加。
发明内容
为了解决上述问题进行了本发明，并且本发明的一个目的是提供一种开关稳压器，其中陶瓷电容器用作输出电容器。该开关稳压器具有一种结构，其中能够形成零点的相位补偿电路被插入在控制回路系统的误差放大器的差分对之间以便保证在控制回路系统中的稳定工作。
如上所述构造开关稳压器，在所述开关稳压器中陶瓷电容器用作输出电容器。因此，可以提供能够保证在控制回路系统中稳定工作的开关稳压器而不需增加电阻器作为用于输出的元件。
在附图中图1是根据本发明在开关稳压器中的误差放大器的差分对的电路图；图2是根据本发明的实施方式1在开关稳压器中的误差放大器的差分对的电路图；图3是根据本发明的实施方式1示出控制回路系统的增益和相位特性以及开关稳压器中误差放大器的增益的波德图；图4是根据本发明的实施方式2在开关稳压器中的误差放大器的差分对的电路图；图5是根据本发明的实施方式2示出控制回路系统的增益和相位特性以及开关稳压器中误差放大器的增益的波德图；图6是常规开关稳压器的电路图；图7是示出在包括Resr的常规开关稳压器的情况下控制回路系统的增益和相位特性的波德图；以及图8是示出在不包括Resr的常规开关稳压器的情况下控制回路系统的增益和相位特性的波德图。
具体实施例方式
图1是根据本发明在开关稳压器中的误差放大器的差分对的电路图。误差放大器的差分对1设置有相位补偿电路2，插入所述相位补偿电路2以便与电阻器3并联。在控制回路系统中的误差放大器的差分对之间提供能够形成零点的相位补偿电路，其结果可以保证稳定工作而不需增加用于输出的电阻器。在下文中，将参考相位补偿电路2的特定电路和波德图来描述本发明的实施方式。
实施方式1图2是根据本发明的实施方式1在开关稳压器中的误差放大器的差分对的电路图。该放大器的差分对1设置有电容器6，其中与电阻器3并联地插入所述电容器6，所述电容器6起相位补偿电路的作用。
图3是根据本发明的实施方式1示出开关稳压器的控制回路系统的增益和相位特性的波德图。所述波德图示出控制回路系统的增益301和相位特性302以及作为单个元件的误差放大器的增益303。通过使用相位补偿电路在与零点f02的频带相同的频带中形成零点f03，其中所述相位补偿电路被构造到误差放大器中，所述零点f02按照常规已通过使用输出电容器Cout和电阻器Resr形成，所述电阻器Resr相对于输出电容器Cout串联地被插入。结果，可以保证在控制回路系统中稳定工作，并且具有与利用零点f02的效果相同的效果。另外，由于零点特性，增益从零点f03开始以20dB/dec增加。因此，在高频区域中也增强了误差放大器的瞬态特性。当用Cerr表示电容器6的电容值时，用表达式5表示零点f03的频率。
频率f03＝-Cerr-Re(表达式5)
通过调整电容值Cerr来设置零点f03以便具有与零点f02的频带相同的频带，其中所述零点f02按照常规已通过使用常规输出电容器Cout和电阻器Resr来形成，所述电阻器Resr相对于输出电容器Cout串联地被插入。因此，即使在陶瓷电容器不包括电阻器Resr的情况下，也能容易地保证在控制回路系统中的稳定工作。
实施方式2图4是根据本发明的实施方式2在开关稳压器中误差放大器的差分对的电路图。该误差放大器的差分对1设置有电容器6和电阻器7，该电容器6和电阻器7串联连接以起相位补偿电路的作用并且与电阻器3并联地被插入。
图5是根据本发明的实施方式2示出开关稳压器中控制回路系统的增益和相位特性的波德图。该波德图示出控制回路系统的增益501和相位特性502以及作为单个元件的误差放大器的增益503。此时，用表达式6和7分别表示零点f04的频率和极点fp3的频率。
频率f04＝π-Cerr-(Rerr+Re)(表达式6)频率fp3＝π-Cerr-Rerr (表达式7)因此，调整Cerr和Rerr，由此以与实施方式1中所说明的机制相同的机制保证在控制回路系统中的稳定工作，其中在与零点f02的频带相同的频带中形成零点。
而且，使超过零点f04的频率fp3具有极点以便在极点fp3上获得恒定增益，由此能够控制在高频区域中误差放大器的瞬态特性。
权利要求
1.一种开关稳压器控制电路，用于控制开关脉冲以升高输入电压，包括误差放大器，用于比较分压与参考电压，所述分压通过利用分压电阻器对输出电压进行分压获得；以及相位补偿电路，被插入在误差放大器的差分对之间。
2.根据权利要求1的开关稳压器控制电路，其中相位补偿电路包括电容器。
3.根据权利要求1的开关稳压器控制电路，其中相位补偿电路包括串联连接的电容器和电阻器。
4.一种开关稳压器，包括根据权利要求1的开关稳压器控制电路。
全文摘要
提供一种开关稳压器以保证在控制回路系统中的稳定工作，在所述开关稳压器中陶瓷电容器用作输出电容器。在控制回路系统中的误差放大器的差分对之间插入能够形成零点的相位补偿电路，由此保证在控制回路系统中的稳定工作。
文档编号G05F1/10GK1835359SQ200610009579
公开日2006年9月20日 申请日期2006年2月24日 优先权日2005年2月25日
发明者佐藤丰, 中下贵雄 申请人:精工电子有限公司