一種補償網絡、開關電源電路及電路補償方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及微電子技術領域，尤其涉及一種補償網絡、開關電源電路及電路補償 方法。
【背景技術】
[0002] 電源技術屬于電力電子技術的范疇，是集電力變換、現代電子、自動控制等多學科 于一體的邊緣交叉技術，現今已廣泛應用到工業、能源、交通、信息、航空、國防、教育、文化 等領域。電源技術的發展實際上是圍繞著提高效率、提高性能、小型輕量化、安全可靠、消除 電力公害、減少電磁干擾和電噪聲的軌跡進行不懈研究，開關電源是整個電源技術中至關 重要的部分，其中的脈沖寬度調制（PWM，Pulse Width Modulation)電源調整器的補償網 絡，是開關電源的重要研究課題。
[0003] 通常，開關電源電路由三個基本模塊組成，如圖1所示：包括功率開關調節器11、 低通濾波網絡12和補償網絡13。其中功率開關調節器11用于產生方波信號，以此來控制 功率管的通斷狀態；低通濾波網絡12,也就是LC網絡，用于對輸出電壓電流進行濾波，會產 生LC雙重極點；補償網絡13由電壓采樣電路、誤差放大器、補償電路元件組成。
[0004] 在電壓模式的開關電源電路設計中，一般需要較高的低頻增益，但是功率級的傳 遞函數低頻增益很低，而且有一對LC共軛極點ω ^因此需要加入誤差放大器獲得較高的 低頻增益，同時需要對誤差放大器進行補償，消除共軛極點的影響，使開關電源電路在得到 較大的帶寬的同時能有很高的相位裕度。
[0005] 如圖2所示的傳統的補償網絡采用的是在誤差放大器AMPO兩端跨接電阻電容網 絡，由電阻R6、R7和R8以及電容C5、C6及C7組成的補償網絡正好可以補償原有開關電源 電路中產生的極點或者零點。這樣得到的開關電源電路在開關電源工作頻率f很低的時候 能得到很高的帶寬和相位裕度，同時在開關電源工作頻率f處增益很小，對開關噪聲有很 好的抑制作用。但是當開關電源電路所需要的開關電源工作頻率f很高時，由于誤差放大 器本身的極點影響，已經不能保證開關電源電路的穩定性。另外，當在誤差放大器的輸入端 需要連接分壓電阻的時候也會引入極點，這對補償的影響很大。
【發明內容】
[0006] 為解決現有技術存在的問題，本發明實施例期望提供一種補償網絡、開關電源電 路及電路補償方法，能夠提高開關電源環路的低頻增益，解決在高頻電壓模式下開關電源 環路的穩定性問題，保證在環路得到很高的帶寬的同時有很好的相位裕度。
[0007] 本發明的技術方案是這樣實現的：
[0008] 本發明實施例提供了一種補償網絡，所述補償網絡包括：電阻電容網絡、單位增益 放大器網絡以及誤差放大器網絡；其中，
[0009] 所述電阻電容網絡的輸出端級聯至單位增益放大器網絡的輸入端，所述單位增益 放大器網絡的輸出端級聯至誤差放大器網絡的輸入端；
[0010] 所述電阻電容網絡，用于提供分壓電阻，并產生相互抵消的一個零點和一個極 占.
[0011] 所述單位增益放大器網絡，用于產生用于抵消低通濾波網絡中一個極點的零點、 以及用于抑制高頻噪聲提高開關電源電路相位裕度的一個極點；
[0012] 所述誤差放大器網絡，用于產生用于提高低頻增益的一個極點和用于抵消所述低 通濾波網絡中另一個極點的零點。
[0013] 上述方案中，所述電阻電容網絡，包括：第一電阻、第二電阻、第一電容以及第二電 容；其中，第一電阻串聯于第一輸入端和第一輸出端之間，第二電容接在第一電阻兩端，第 一電容接在第一輸入端與地之間，第二電阻接在第一輸出端與地之間。
[0014] 上述方案中，所述單位增益放大器網絡，包括：第一放大器、第三電阻、第四電阻以 及第三電容；其中，第三電阻連接于第一放大器的反向輸入端和輸出端之間；第四電阻和 第三電容連接于第一放大器的反向輸入端和地之間；第一放大器的正向輸入端與電阻電容 網絡的第一輸出端相連。
[0015] 上述方案中，所述誤差放大器網絡，包括：第二放大器、第五電阻和第四電容；其 中，第五電阻和第四電容連接于所述第二放大器的輸出端和地之間；第二放大器的正向輸 入端與單位增益放大器網絡中的輸出端相連。
[0016] 上述方案中，所述第二電容為可變電容，所述第一電阻和第二電阻為可變電阻。
[0017] 上述方案中，所述第三電容為可變電容，所述第三電阻和第四電阻為可變電阻。
[0018] 上述方案中，所述第四電容為可變電容，所述第五電阻為可變電阻。
[0019] 上述方案中，所述第四電容的電容值遠遠大于第二放大器的等效電容值。
[0020] 本發明實施例提供了一種開關電源電路，所述開關電源電路包括上述補償網絡。
[0021] 本發明實施例提供了一種電路補償方法，所述方法包括：電阻電容網絡提供分壓 電阻，并產生相互抵消的一個零點和一個極點；單位增益放大器產生用于抵消低通濾波網 絡中一個極點的零點以及用于抑制高頻噪聲提高開關電源電路相位裕度的一個極點；誤差 放大器網絡產生用于提高低頻增益的一個極點、以及用于抵消所述低通濾波網絡中另一個 極點的零點。
[0022] 本發明實施例所提供的補償網絡，包括：電阻電容網絡、單位增益放大器網絡以及 誤差放大器網絡；其中，所述電阻電容網絡的輸出端級聯至單位增益放大器網絡的輸入端， 所述單位增益放大器網絡的輸出端級聯至誤差放大器網絡的輸入端；所述電阻電容網絡， 用于提供分壓電阻，并產生相互抵消的一個零點和一個極點；所述單位增益放大器網絡， 用于隔離分壓電阻和誤差放大器網絡，將輸入端的電壓變化傳遞到誤差放大器網絡的輸出 端，并產生用于抵消低通濾波網絡中一個極點的零點以及用于抑制高頻噪聲提高開關電源 電路相位裕度的一個極點；所述誤差放大器網絡，用于將所述電壓變化放大后輸出，并產生 用于提高低頻增益的一個極點、以及用于抵消所述低通濾波網絡中另一個極點的零點。如 此，能夠在系統所需要的開關電源工作頻率f較高時，抑制誤差放大器本身的極點對補償 效果的影響；并且，當誤差放大器輸入端需要連接分壓電阻時，抑制由分壓電阻帶來的極點 對補償效果的影響；從而提高開關電源電路的低頻增益，解決在高頻電壓模式開關電源電 路的穩定性問題，保證開關電源電路在得到很高的帶寬的同時有很好的相位裕度。
【附圖說明】
[0023] 圖1為現有技術中開關電源電路的基本結構框圖；
[0024] 圖2為現有技術中補償網絡的基本結構圖；
[0025] 圖3為本發明至少一個實施例提供的補償網絡的結構示意圖；
[0026] 圖4為本發明至少一個實施例提供的補償網絡中電阻電容網絡的基本結構示意 圖；
[0027] 圖5為本發明至少一個實施例提供的補償網絡中單位增益放大器網絡的基本結 構示意圖；
[0028] 圖6為本發明至少一個實施例提供的補償網絡中誤差放大器網絡的基本結構示 意圖。
【具體實施方式】
[0029] 本發明實施例中提供了一種補償網絡，包括：電阻電容網絡、單位增益放大器網絡 以及誤差放大器網絡，其中，所述電阻電容網絡的輸出端級聯至單位增益放大器網絡的輸 入端，所述單位增益放大器網絡的輸出端級聯至誤差放大器網絡的輸入端；所述電阻電容 網絡，用于提供分壓電阻，并產生相互抵消的一個零點和一個極點；所述單位增益放大器網 絡，用于產生用于抵消低通濾波網絡中一個極點的零點、以及用于抑制高頻噪聲提高開關 電源電路相位裕度的一個極點；所述誤差放大器網絡，用于產生用于提高低頻增益的一個 極點和用于抵消所述低通濾波網絡中另一個極點的零點。
[0030] 下面通過附圖及具體實施例對本發明做進一步的詳細說明。
[0031] 本發明實施例提供了一種補償網絡，圖3為所述補償網絡的基本結構示意圖，如 圖3所示，所述補償網絡采用三級補償網絡組成，這三級補償網絡分別為：電阻電容網絡 31、單位增益放大器網絡32以及誤差放大器網絡33 ;所述電阻電容網絡31的輸出端級聯 至單位增益放大器網絡32的輸入端，所述單位增益放大器網絡32的輸出端級聯至誤差放 大器網絡33的輸入端；因此，開關電源的輸出電壓V in輸入電阻電容網絡31后，輸出電壓 V1，所述電壓V1輸入單位增益放大器網絡32后，輸出電壓V2，所述電壓V 2進入誤差放大器 網絡33后，產生輸出電SVeaciut ;其中，所述電阻電容網絡31，用于提供分壓電阻，并產生相 互抵消的一個零點和一個極點；所述單位增益放大器網絡32,用于隔離分壓電阻和誤差放 大器網絡33,將輸入端的電壓變化傳遞到誤差放大器網絡33的輸出端，并產生用于抵消低 通濾波網絡中一個極點的零點以及用于抑制高頻噪聲提高開關電源電路相位裕度的一個 極點；所述誤差放大器網絡33,用于將所述電壓變化放大后輸出，并產生用于提高低頻增 益的一個極點和用于抵消所述低通濾波網絡中另一個極點的零點；實際應用中，所述誤差 放大器網絡33可以將所述變化放大后輸出到PffM調制器，同時在更高的頻率處降低增益， 從而達到抑制噪聲的目的。
[0032] 圖4為本發明實施例提供的補償網絡中的電阻電容網絡的基本結構示意圖，如圖 4所示，所述電阻電容網絡由第一電阻R1、第二電阻R2以及第二電容C2、第一電容Cl組成； Rl和R2為分壓電阻；Rl串聯于第一輸入端A和第一輸出端B之間，C2接在Rl的兩端；Cl 接在第一輸入端A和地之間，起到穩定輸入的作用；R2接在第一輸出端B與地之間；需要說 明的是，所述Rl和R2可以為可變電阻，所述Cl和C2可以為可變電容；假設，開關電源電路 的輸出電壓Vin經過采樣或直接從電阻電容網絡的第一輸入端A輸入，經過電阻電容網絡后 從第一輸出端B輸出電壓V1 ;貝U，Vin到V1的傳遞函數為：
[0034] 由上式可以得到一個零點ωζ1和一個極點ωρ1分別為：
[0036] 可見，電阻電容網絡在為補償網絡提供了分壓電阻的同時，引入了一個零點和一 個極點，這樣，零極點相互對消，將不會給補償網絡帶來影響，也就不會像現有技術中，在誤 差放大器的輸入端連接分壓電阻時，引入一個極點，而對補償網絡的補償效果產生影響