。
[0037] 图5为本发明实施例提供的补偿网络中的单位增益放大器网络的基本结构示意 图，如图5所示，单位增益放大器网络由第一放大器ΑΜΡ1、第三电阻R3、第四电阻R4和第三 电容C3组成；AMP 1的反向输入端Vn和输出端Vi3ut通过电阻R3相互连接，电阻R4和电容C3 串联在V ni和R3的连接点和地之间；需要说明的是，所述R3和R4可以为可变电阻，所述C3 可以为可变电容；在低频情况下，电容C3相当于开路，V ni和地之间的电阻无穷大，R3可以 看成导线，此时放大器AMPl就作为一个单位增益放大器，将V1的变化传递到V 2 ;随着V1频 率的升高，C3的等效阻抗不断降低，当阻抗降低到和R3相当的时候，此时所述单位增益放 大器网络就仅相当于一个放大器；随着V 1频率的进一步升高，C3的等效阻抗进一步降低， 最终远远小于R3,此时放大器AMPl的作用就是将由AMPl的正向输入端V pi输入的电压变 化放大1+R3/R4倍；如图5所示，电阻电容网络的输出电压V1进入放大器的正向输入端V P1， 并输出为V2,因此，V1到V2的传递函数为：
[0039] 这样,传递函数中存在一个零点ωζ2和一个极点ωρ2 :
[0042] 这一级单位增益放大器网络中产生了一个零点和一个极点，所述零点正好可用于 抵消现有开关电源电路中由低通滤波网络引入的一对共轭极点中的一个极点；所述极点可 在高频时，抑制误差放大器网络本身极点对补偿效果的影响。
[0043] 图6为本发明实施例提供的补偿网络中的误差放大器网络的基本结构示意图，如 图6所示，所述误差放大器网络由第二放大器ΑΜΡ2、第五电阻R5以及第四电容C4组成；第 二放大器ΑΜΡ2的输出端和地之间串联了一个第五电阻R5和一个第四电容C4 ;所述ΑΜΡ2的 正向输入端Vp2接参考电压Vraf ;需要说明的是，所述R5可以为可变电阻，所述C4可以为可 变电容；
[0044] 从单位增益放大器网络输出的电压V2经过误差放大器网络电路后，从误差放大器 网络的输出端Vqut2输出电压V_ut，设AMP2的跨导为gni，AMP2的等效输出电阻为R ciut, AMP2 的等效的输出电容为Cciut，则V2到V_ut之间的传递函数为：
[0051] 这一级误差放大器网络中，产生了一个零点和两个极点，其中的一个零点可以与 现有开关电源电路中由低通滤波网络引入的一对LC共轭极点之中的另外一个相互抵消； 这里产生的两个极点中的ωρ。是本发明实施例提供的补偿网络中的主极点，所述主极点可 用于低频时，使开关电源电路达到较高的低频增益，从而保证开关电源电路有很大的带宽 和很好的相位裕度。
[0052] 本实例中第一级电阻电容网络的极点ωρ1和零点ωζ1由于相互抵消，因而对整体 的补偿效果影响不大，但是在提供分压功能的同时，不仅提高了整体补偿网络在中频段的 增益，而且能提供一定的相位，从而很容易就能改善整体开关电源电路的相位裕度；第二级 单位增益放大器网络提供的零点ω ζ2和极点ωρ2是补偿网络需要的零点和极点，其中，ωζ2 用于抵消低通滤波网络所形成的一个极点，而ωρ2设置在开关电源工作频率f附近，一方 面用于抑制高频噪声，一方面改善开关电源电路的相位裕度；从第二级单位增益放大器网 络的传递函数可知，一旦确定了 C2的值以后，只需要调整R3和R4的相对值就可以根据补 偿的需要来调整零点ωζ2和极点ωρ2的相对位置；第三级的误差放大器网络，提供补偿网 络的主极点ω ρ。，在补偿极点和零点的时候已经考虑了误差放大器本身的输出电阻和输出 电容，误差放大器本身的极点同时也被考虑在设计中，这样通过调整R5和C3就能调整零点 和极点的位置，误差放大器本身的极点不会再影响电路的稳定性。其中所述的主极点ω ρ。 距离原点最近，有利于提高低频增益；零点ωζ3用于抵消低通滤波网络所形成的另一个极 点，而所述极点ω ρ3同ωρ2 -样设置在开关电源工作频率f附近，同样用于抑制开关频率 噪声和改善相位裕度。因此，零极点的相对大小为：〇彡ωρ(]〈（ω ζ2、或ωζ3、或LC共轭极点 ωΡ2、或开关电源工作频率f)，其中ωζ2、^和wLX的相对位置可以根据补 偿的具体需要做微小调整；ωρ3、ωρ2以及开关电源工作频率f的相对位置可能根据对开关 噪声的抑制需要做微小调整；此外，由于极点ω ρ1和零点ωζ1是零极点对，所以可以根据改 善相位的需要，将所述极点ωρ1和零点ω ζ1放在相应频率点处，以改善相位。从所有零极 点的分布位置来看，在主极点之前原点附近，补偿网络的增益为三级电路增益的乘积，相位 为180° ;从主极点的位置开始，增益逐渐下降，主极点位置变化会引起相位的下降，相位会 有90°左右的下降；两个零点ωζ2、ωζ3的位置相距很近，且在极点ωρ2和ω ρ3之前，所述 补偿网络的增益在两个零点之后开始以1倍的频程上升，相位也会上升，有180°的上升空 间；极点ωρ2和ω ρ3位置相距很近，在这两个极点之后增益开始下降，保证在开关电源工作 频率f处增益足够小；这样，在零点和极点之间就会有很高的相位，如果相位不够，可以调 整电阻电容网络中Cl和R1、R2的值，从而调整ω ζ1和ωρ1这对零极点对的具体位置，能够 提高开关电源电路在极点ωρ2、ω ρ3和零点ωζ2、ωζ3之间的相位；调整非常方便灵活，很容 易在整个开关电源电路中得到满足稳定的条件和高的带宽；此外，如果输入电容存在等效 串联电阻（ESR，Equivalent Series Resistance)，也可以利用ωρ2或者ωρ3其中的一个极 点去抵消因为ESR所产生的零点。
[0053] 本发明实施例中的放大器ΑΜΡ1、ΑΜΡ2可以依据实际需要选择各种类型运算放大 器，例如，可以是推挽输出的跨导运算放大器。
[0054] 本发明实施例还提供了一种电路补偿方法，所述方法包括：电阻电容网络提供分 压电阻，并产生相互抵消的一个零点和一个极点；单位增益放大器网络产生用于抵消低通 滤波网络中一个极点的零点以及用于抑制高频噪声提高开关电源电路相位裕度的一个极 点；误差放大器网络产生用于提高低频增益的一个极点、以及用于抵消所述低通滤波网络 中另一个极点的零点。
[0055] 本发明实施例还提供了一种开关电源电路，所述开关电源电路的补偿网络采用本 发明实施例所提供的补偿网络。
[0056] 以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种补偿网络，其特征在于，所述补偿网络包括：电阻电容网络、单位增益放大器网 络以及误差放大器网络；其中， 所述电阻电容网络的输出端级联至单位增益放大器网络的输入端，所述单位增益放大 器网络的输出端级联至误差放大器网络的输入端； 所述电阻电容网络，用于提供分压电阻，并产生相互抵消的一个零点和一个极点； 所述单位增益放大器网络，用于产生用于抵消低通滤波网络中一个极点的零点、以及 用于抑制高频噪声提高开关电源电路相位裕度的一个极点； 所述误差放大器网络，用于产生用于提高低频增益的一个极点和用于抵消所述低通滤 波网络中另一个极点的零点。2. 根据权利要求1所述的补偿网络，其特征在于，所述电阻电容网络，包括：第一电阻、 第二电阻、第一电容以及第二电容；其中，第一电阻串联于第一输入端和第一输出端之间， 第二电容接在第一电阻两端，第一电容接在第一输入端与地之间，第二电阻接在第一输出 端与地之间。3. 根据权利要求1所述的补偿网络，其特征在于，所述单位增益放大器网络，包括：第 一放大器、第三电阻、第四电阻以及第三电容；其中，第三电阻连接于第一放大器的反向输 入端和输出端之间；第四电阻和第三电容连接于第一放大器的反向输入端和地之间；第一 放大器的正向输入端与电阻电容网络的第一输出端相连。4. 根据权利要求1所述的补偿网络，其特征在于，所述误差放大器网络，包括：第二放 大器、第五电阻和第四电容；其中，第五电阻和第四电容连接于所述第二放大器的输出端和 地之间；第二放大器的正向输入端与单位增益放大器网络中的输出端相连。5. 根据权利要求2所述的补偿网络，其特征在于，所述第二电容为可变电容，所述第一 电阻和第二电阻为可变电阻。6. 根据权利要求3所述的补偿网络，其特征在于，所述第三电容为可变电容，所述第三 电阻和第四电阻为可变电阻。7. 根据权利要求4所述的补偿网络，其特征在于，所述第四电容为可变电容，所述第五 电阻为可变电阻。8. 根据权利要求4或7所述的补偿网络，其特征在于，所述第四电容的电容值远远大于 第二放大器的等效电容值。9. 一种开关电源电路，其特征在于，所述开关电源电路包括权利要求1至8其中任一项 所述的补偿网络。10. -种电路补偿方法，其特征在于，所述方法包括：电阻电容网络提供分压电阻，并 产生相互抵消的一个零点和一个极点；单位增益放大器产生用于抵消低通滤波网络中一个 极点的零点以及用于抑制高频噪声提高开关电源电路相位裕度的一个极点；误差放大器网 络产生用于提高低频增益的一个极点、以及用于抵消所述低通滤波网络中另一个极点的零 点。
【专利摘要】本发明公开了一种补偿网络，包括：电阻电容网络、单位增益放大器网络以及误差放大器网络；其中，所述电阻电容网络的输出端级联至单位增益放大器网络的输入端，所述单位增益放大器网络的输出端级联至误差放大器网络的输入端；所述电阻电容网络，用于提供分压电阻，并产生相互抵消的一个零点和一个极点；所述单位增益放大器网络，用于产生用于抵消低通滤波网络中一个极点的零点、以及用于抑制高频噪声提高开关电源电路相位裕度的一个极点；所述误差放大器网络，用于产生用于提高低频增益的一个极点和用于抵消所述低通滤波网络中另一个极点的零点；本发明同时还公开了一种开关电源电路及电路补偿方法。
【IPC分类】H02M1/44, H02M3/06, H02M3/04
【公开号】CN105099171
【申请号】CN201410210175
【发明人】韦东, 耿玮生
【申请人】深圳市中兴微电子技术有限公司
【公开日】2015年11月25日
【申请日】2014年5月16日
【公告号】WO2015172495A1