用以使电流模式切换转换器稳定的前馈回路的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及切换电力供应器，且更特定来说涉及调整用于切换转换器的输出滤波器的等效串联电阻(ESR)的效应以促进所述转换器的稳定的电路。
【背景技术】
[0002]切换调节器(或转换器)为使用电力开关、电感器及二极管来将能量从输入转移到输出的电路。在输出处，存储电容器接收经由电力开关的切换在电感器中产生的能量。切换转换器的基本组件可经重新布置以形成步降(降压)转换器、步升(升压)转换器或换流器(返驰)，举例来说。反馈及控制电路可嵌套在这些电路周围以调节从电感器到存储电容器的能量转移以将恒定输出维持在正常操作条件内。
[0003]用于控制切换转换器的最常见控制方法为经由脉冲宽度调制(PWM)。此方法取输出电压的样本且从参考电压减去此样本以建立小误差信号(VERR0R)。将此误差信号与振荡器斜波信号进行比较。比较器输出操作电力开关的数字输出(PWM)信号。当电路输出电压改变时，VERR0R也改变且因此导致比较器阈值改变。因此，输出脉冲宽度(PWM)也改变。此工作周期改变然后使输出电压移动以将错差信号减小到零，因此完成控制回路。
[0004]关于PWM转换器的一个问题与在调节中维持输出电压的控制回路的操作稳定性有关。用于转换器的控制回路具有随转换器的操作频率变化的增益因子。增益因子受从电路的转移函数导出的极点及零点影响且受转换器的不同组件影响。举例来说，转换器中的输出存储电容器具有称为从存储电容器接收来自转换器的输入侧的能量的频率导出的等效串联电阻(ESR)的参数。存储电容器的ESR有助于控制转移函数中的零点，此有助于控制回路的总体稳定性(例如，抵消回路中的主导极点)。然而，随着时间及温度，存储电容器的ESR可改变，此改变零点在控制转移函数的频域中的放置且因此可使控制回路不稳定。
【发明内容】
[0005]本发明涉及一种电路，所述电路调整用于切换转换器的输出滤波器的等效串联电阻(ESR)的效应以促进转换器的稳定。在一个实例中，电路包含电流传感器以感测在切换DC/DC转换器的输入侧处流动的切换电流。输出电容器对所述切换DC/DC转换器的输出侧处的输出电压进行滤波。所述前馈电路将所述所感测切换电流的一部分传递到所述切换DC/DC转换器的所述输出侧上的反馈路径，从而模拟所述输出电容器的改变的有效串联电阻(ESR)以促进所述切换DC/DC转换器中的操作稳定性。
[0006]在另一实例中，电路包含电流传感器以感测在切换DC/DC转换器的输入侧处流动的切换电流。输出电容器对所述切换DC/DC转换器的输出侧处的输出电压进行滤波。所述前馈电路将所述所感测切换电流的一部分传递到所述切换DC/DC转换器的所述输出侧上的反馈路径。所述前馈电路改变受所述输出电容器的所述有效串联电阻(ESR)影响的控制转移函数的频率响应以使所述DC/DC转换器稳定。所述前馈电路中的高通滤波器对所述所感测电流的DC电流进行滤波且将所述所感测电流的AC纹波电流传递到所述反馈路径以改变所述控制转移函数的所述频率响应。
[0007]在又一实例中，集成电路包含切换电路以切换所述切换DC/DC转换器的所述输入侧处的电感器中的电流。电流传感器感测在所述电感器中流动的所述电流。比率电路选择由所述电流传感器所感测的电流的比率。输出电容器对所述切换DC/DC转换器的输出侧处的输出电压进行滤波。前馈电路将所述选定电流的部分从所述比率电路传递到所述切换DC/DC转换器的所述输出侧上的反馈路径。所述前馈电路变更由所述输出电容器的所述有效串联电阻(ESR)定义的控制转移函数零点的位置。所述前馈电路中的高通滤波器对所述所感测电流的DC电流进行滤波且将所述所感测电流的AC纹波电流传递到所述反馈路径以变更由所述ESR定义的所述控制转移函数零点的所述位置以使所述切换DC/DC转换器稳定。
【附图说明】
[0008]图1图解说明调整用于切换转换器的输出滤波器的等效串联电阻(ESR)的效应以促进转换器的稳定的电路的实例。
[0009]图2图解说明描绘基于用于切换转换器的输出滤波器的等效串联电阻(ESR)的效应的极点移动的实例性图式。
[0010]图3图解说明采用前馈路径中的高通滤波器来调整用于切换转换器的输出滤波器的等效串联电阻(ESR)的效应以促进转换器的稳定的实例性电路。
[0011]图4图解说明采用前馈路径中的高通滤波器及比率电路来调整用于切换转换器的输出滤波器的等效串联电阻(ESR)的效应以促进转换器的稳定的实例性电路。
[0012]图5图解说明关于调整用于切换转换器的输出滤波器的等效串联电阻(ESR)的效应以促进转换器的稳定的电路可采用的切换转换器类型的实例。
【具体实施方式】
[0013]本发明涉及调整用于切换转换器的输出滤波器的等效串联电阻(ESR)的效应以促进转换器的稳定的电路。在一个实例中，切换转换器可包含提供与由输入电压所供应实质上相同的输出电压的各种类型的电流模式DC/DC转换器，所述电流模式DC/DC转换器可包含步升转换器、步降转换器、逆流器及隔离类型转换器。切换转换器包含切换电路以切换在切换DC/DC转换器的输入侧处的电感器中的电流。电流传感器感测在电感器中流动的电流。在一个实例中，比率电路(例如，N:1步降)选择在电感器中流动的电流的一部分。当切换电感器中的电流时，转换器的输出侧上的整流器(例如，半波、全波、同步整流器)将经切换电感器电流转换成转换器的输出侧上的DC输出电压。输出电容器对转换器的输出侧处的输出电压进行滤波。
[0014]取决于安装输出电容器的类型、温度及时间，举例来说，输出电容器的有效串联电阻(ESR)可改变，此可使转换器不稳定(例如，移动转换器转移函数中的抵消极点)。因此，提供具有减轻改变的ESR的效应(此允许转换器以稳定方式操作)的效应的前馈电路。前馈电路将选定电流的部分从比率电路传递到切换转换器的输出侧上的反馈路径。反馈路径实现切换转换器的输出电压的调节。前馈电路模拟输出电容器的经增加ESR以促进转换器中的操作稳定性。前馈电路中的高通滤波器对所感测电流的DC电流进行滤波且将所感测电流的AC纹波电流传递到反馈路径以模拟经增加ESR。
[0015]图1图解说明调整用于切换转换器的输出滤波器的等效串联电阻(ESR)的效应以促进转换器的稳定的电路100的实例。如本文中所使用，术语电路可包含例如执行电路功能(例如切换电路或整流器电路)的有源及/或无源元件的集合。术语电路还可包含例如其中所有电路元件制作于共同衬底上的集成电路。电路100可配置为切换DC/DC转换器(也称为切换转换器)。在电路100的输入侧处，电压VIN驱动将VIN切换到电感器120的切换电路110(例如，脉冲宽度调制(PWM)电路)。电感器120中的所存储能量转移到电路100的输出侧以由整流器电路130整流。由大容量存储输出电容器140对来自整流器电路130的输出进行滤波以对经调节输出电压V0UT进行滤波。经由反馈电路150对输出电压V0UT进行取样且将输出电压V0UT反馈到切换电路110以控制切换电路的工作周期以将V0UT维持在所要调节电压。切换电路110可包含比较器(未展示)及参考电压以设定V0UT的调节。
[0016]电流传感器160感测在电感器120中流动的电流。在一个实例中，传感器电路中的比率电路(参见例如图4)(例如，N: 1步降、N: 1步降后续接着Μ: 1步降)选择在电感器120中流动的电流的一部分。取决于安装输出电容器140的类型、温度及时间，举例来说，输出电容器的有效串联电阻(ESR)可改变，此可使电路100不稳定。除由于温度及时间的ESR变化之外，ESR变化还可归因于所使用的电容器的类型。举例来说，陶瓷电容器通