TW200819946A - Frequency compensation scheme for a switching regulator using external zero - Google Patents

Description

200819946 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種用於向線性積體電路提供愛、“ 二路及方法’且特定言之，係關於一種用於利用外部 在切換式穩壓器反饋環路中提供補償之電路 【先前技術】 法。 一在線性積體電路中通常採用閉環負反饋系統。舉例而 言，切換式穩壓器使用-反饋環路來監視輪出電壓:以便 提供穩壓。為在任何閉環系統中確保穩定性， .. 乂、須滿足尼 土斯特標準(Nyquist criterion)e尼奎斯特標準提出，若圍 繞環路之相移之單位增益小於180 — j閉％糸統便為穩 .疋的。通常，向—反饋環路添加—補償電路，以調變該反 饋環路之相移來獲得穩定性。 Λ "線性電路之頻率回應之特徵可在於存在”極點"及"零點"。 "極點"（pole)為表示開始發生增益降低處之複合頻率的數 學術語。另一方面，"零點” ^ 、主— 7點（MM)表不開始發生增益增加 處之複合頻率。複合頻率平面或8平面之左半平面上之極 點及零點被視為正常的且可被補償。然而，複合頻率平面 之右半平面上之極點及零點通常為有問題的並難以操縱， 且在本中請案中不予解決。—般而言，極點導致身相 而零點導致+90。相移。對於左半平面中之零點，極點 會抵消零點之相移。在設計具有補償之閉環系統時，對極 點及零點之位置進行操縱以便避免單位增益發生大於· 之相移。 121571.doc 200819946 在線性電路中，藉由將一小型電容器置放在一具有高動 態阻抗之節點上來建立極點。若將該電容器置放在一增益 級處1電容可㈣級之增益為比例增加，從而增加其效 力。每一極點均具有一與之相關聯的零點。亦即，在某一 點上，增益級之動態電阻將限制電容器能夠達成之增益損 失口此了藉由將一電阻器與該增益降低電容器串聯置 放來建立一零點。 習知電壓模式切換式穩壓器在電壓輸出端子處使用一電 感器-電容器（LC)網路，用以對經穩壓之輸出電壓進行濾 波以產生一相對恆定之DC輸出電壓。圖丨為包含一切換式 穩壓器控制器10及一 LC電路u之一習知切換式穩壓器的示 意圖。切換式穩壓器控制器10在一輸出端子13處生成一切 換輸出電壓vsw，該輸出端子13耦接至Lc電路提供一 經穩壓之輸出電壓νουτ。該經穩壓之輸出電壓在一反 饋（FB)端子15處耦合回至控制器10，用以形成一反饋控制 環路。該LC電路具有兩個與其相關聯之極點，每一極點與 一個元件相關聯。若該反饋控制環路未經補償，則LC電路 11獨自為該系統導致-180。相移且造成環路不穩定性，從 而致使輸出電壓振盪。因為幾乎每種切換式穩壓器均使用 一 LC濾波器電路來對切換輸出電壓vsw進行濾波，所以必 須在該切換式穩壓器之反饋控制環路中提供補償，以補償 由該LC電路引入之兩個極點之效應。 切換式穩壓器中通常採用之一種補償方案被稱為m型補 償。該III型補償方案使用兩個零點來對增益相對於頻率之 121571.doc 200819946 曲線進行整形，以產生1 80。之相位提高。因此，相位提高 會抵消輸出LC濾波器之雙極點處之欠阻尼諧振的效應，從 而確保閉環穩定性。 圖1說明一種用於在切換式穩壓器之反饋控制環路中提 供補償之方法。參看圖1，藉由一電容器Czer〇與一電阻器 Rin之並聯組合，將輸出電壓ν〇υτ耦合至反饋（FB)端子 15。在某些應用中，可提供一分壓器以在將輸出電壓反饋 回至FB端子之前使輸出電壓ν〇υτ逐步降低。進一步藉由一 電阻器Rf與一電容器心仏之串聯組合將反饋電壓Vfb耦合 至一 COMP端子17。COMP端子17連接至誤差放大器20之 輸出端’該誤差放大器20將反饋電壓vFB與一參考電壓進 行比較。 控制器10中之反饋控制環路之操作在此項技術中係熟知 的。將輸出電壓V0UT作為反饋電壓vFB反饋回誤差放大器 20，該誤差放大器20將反饋電壓Vfb與一參考電壓^以進 行比較。誤差放大器20生成指示電壓Vfb與參考電壓Vref 之間的差別之一誤差輸出信號。接著將該誤差輸出信號耦 合至一比較器及其它控制邏輯，以為一對電源開關生成驅 動信號。控制器10之反饋控制環路操作以基於誤差放大器 20之誤差輸出來對輸出電壓ν〇υτ進行穩壓，以使得電壓 Vfb等於電壓VREF。 在圖1之切換式穩壓器中，電容器Czer。與電阻器Rin並聯 連接，且電容器CP〇le與電阻器Rf串聯連接，以向反饋環路 提供補償。電容器Cp()le&電阻器心在反饋中引入一第一零 121571.doc 200819946 點’而電容器czer。及電阻器Rin在反饋環路中引入一第二 零點-極點對。第-零點及第：零點之位置（或頻率）係由: 自電阻及電容值判定。

圖2為圖i之切換式穩壓器的環路增益量值對頻率之對數 標度之曲線圖。首先藉由與電容器C —及電阻器‘相關 聯之主極點來降低低頻環路增益。藉由亦與電容器Cp。〗及 電阻器Rf相關聯之第一零點來修改增益損失。接著，在高 頻處，與電容器czer。及電阻器Rin相關聯之第二零點變得 有效以增加增益，直至LC濾、波器電路中之雙極點之效應導 致環路增益出現較大損失為止。第二電容器U操作確 保反饋環路之相移為在接近單位增益時小於18〇。。 可以晶片上或晶片外形式來提供用於切換式穩壓器之ιπ 型補償。當使用外部補償（晶片外）時，切換式穩壓器之使 用者通常非常難以判定電容及電阻器及 Rf之最佳電容及電阻值以便支持較大範圍之輸出lc遽波器 電路值1以判定電容及電阻值之轉移函數通常非常複 雜。當使用㈣補償（晶片上）時，輸出L(^波器值之範圍 係有限的’因|零點補償之位置由晶片上補償電路固定。 LC遽波器電路必須符合有限範圍之電感及電容值，否則反 饋環路將變得不穩定》 因此，需要在切換式穩壓器之反饋環路中提供一種補償 電路’該補償電路能夠提供有效之極點抵消及零點補償且 同時容易實施。 【發明内容】 121571.doc -10- 200819946

根據本發明之一個實施例，描述一種補償電路，該補償 電路位於併入在一切換式穩壓器之一閉環反饋系統中的一 單片切換式穩壓器控制器中。該切換式穩壓器控制器包 έ 輸入％子，其接收一輸入電壓；一輸出端子，其提 供對應於經穩壓之輸出電壓之一切換輸出電壓；一反饋 端子，其用於接收對應於該經穩壓之輸出電壓之一反饋電 壓，及一誤差放大器，其將指示該反饋電壓之一信號與一 參考電壓進行比較，並生成一誤差輸出電壓。該補償電路 包合·一放大器，其包含耦接至該反饋端子以接收該反饋 電壓之一非反相輸入端子、耦接至該切換式穩壓器控制器 之一第一端子之一反相輸入端子、及一輸出端子；一第一 電阻器，其連接在該放大器之該反相輸入端子與該輸出端 ] 苐一電阻器，其連接在該放大器之該輸出端子 與該誤差放大器之一第一輸入端子之間，其中該第一輸入 端子接收指示該反饋電壓之該信號；以及一第一電容器及 一第三電阻n ’其串聯連接在該第_輸人端子與該誤差放 大為之-輸出端子之間，其中該誤差放大器之該輸出端子 提供誤差輸出電壓。該第一電容器及該第三電阻器操作以 在閉環反饋系統中引入一第一零點。 在另η鉍例中，一第二電容器將耦接至該切換式穩壓 器控制器之該第-端子，以在閉環反饋系統中引入一第二 ν ’沾該第一電各器為形成在單片切換式穩壓器控制器外 部之一晶片外電容器。 根據本發明之另一態樣 提供一種用於在單片切換式穩 121571.doc 200819946 壓器控制器中提供零點補償之方法，#中該單片切換式穩 壓器控制器併入在接收一輸入電壓並提供一經穩壓輸出電 壓之-切換式穩壓ϋ之-閉環反㈣統中，該方法包含： 在該切換式穩壓器控制器中提供以—單位增益組態進行組 態之-放大器，該單位增益組態包含連接在該放大器之一 反相輸入端子與-輸出端子之間的一第—€阻器；在該放

大器之非反相輸入端子處接收一反饋電壓，其中該反饋 電壓對應於該經穩塵之輸出電壓；在該放大器之該輸出端 子與該切換式穩壓器控制器之一誤差放大器之一第一輸入 端子之間提供一第二電阻器，其中該誤差放大器之該第一 輸入端子接收指示該反饋電壓之一信號；及提供連接在該 第一輸入端子與該誤差放大器之一輸出端子之間的一第一 電容器及一第三電阻器。該第一電容器及該第三電阻器在 該切換式穩壓器之閉環反饋系統中引入一第一零 在另一實施例中，該方法進一步包含：將該放大器之該 反相輸入端子耦接至該切換式穩壓器控制器之一第一端 子’及將一弟一電谷器麵接至該切換式穩壓器控制器之該 第一端子，以在閉環反饋系統中引入一第二零點。該第二 電容器為形成在單片切換式穩壓器控制器外部之一晶片外 電容器。 在考慮以下詳細描述及附圖之後，可更好地理解本發 明。 【實施方式】 根據本發明之原理，用於在切換式穩壓器中實施ΠΙ型補 12157Ldoc -12- 200819946 償之零點補償方案包含一晶片上補償電路，該補償電路可 摩馬接至-晶片外零點電容器，用以提供頻率補償以改良閉 環穩定性。該晶片上補償電路包含用於引入一第一零點之 RC網路及在其非反相輸入端子上接收反饋電壓之一放 大器。-外部零點電容器麵接至該放大器之該反相輸入端 子以便為反饋環路建立一第二零點。以此方式，實現簡單 之III型補償方案’其中該第一零點之位置固定在晶片上且 第二零點之位置可藉由選擇一單一外部組件—零點電容器、 -來改變。 在另-實施例中，將本發明之零點補償方案應甩於藉由 不使用晶片外零點電容器來實施π型補償。晶片上補償電 路之放大器成為—單位增益放大器，其反相輸入端子在晶 片卜未麵在晶片上組態在—負反饋環路中。因此實 現簡單之Π型補償，其中内部零點提供必要之補償 頻率穩定性。 本發明之零點補j當方宏1 # 铺1貝万累具有哞多優點。首先 t實施該零點補償方案，因為使用者僅需要選擇一單一： :允4精由外部組件建立該第二零點之位置 允許為切換式穩壓器之輸出漶門方案 -種簡化之閉環補償方法，同時二=侦方案提供 擇電感及電容值提供m 輪出濾波器電路選 效地應用於切拖帝^ 知月之零點補償方案可有 切換電廢穩麼器及其它具有多個極點之 121573.doc -13- 200819946 閉環反饋系統，用以引入有效之”零點"補償並改良頻率穩 定性。 ^ 在本描述内容中，"零點”及"極點”具有熟習此項技術者 非常瞭解之意思。特定言之，”零點”係指線性電路之頻率 回應具有一零量值處的複合頻率，且”極點，，係指線性電路 之頻率回應具有一無限量值處的複合頻率。在一反饋系統 中，極點表示開始發生增益降低處之頻率，而零點表示開 始發生增益增加處之頻率。 圖3為根據本發明之一個實施例之切換式穩壓器的示意 圖，該切換式穩壓器包含一實施零點補償方案之單片切換 式穩壓器控制器。參看圖3，一切換式穩壓器3〇〇包含一單 片切換式穩壓器控制器310、一輸入電容器ClN及一輸出lC 濾、波器電路11。切換式穩壓器控制器3 1〇形成在一單一積 體電路上，且該輸入電容器及該輸出LC濾波器電路形成在 該積體電路之外部。除了零點補償電路32〇之外，切換式 穩壓器控制器3 10之電路係習知的。切換式穩壓器控制器 310接收提供在一輸入端子3〇1上之一輸入電壓Vin，且在 一輸出端子（SW)302上生成一切換輸出電壓Vsw。該切換 輸出電壓Vsw耦合至LC濾波器電路11以生成一具有大致怪 定量值之輸出電壓V〇UT。 使用控制器310及LC電路11構造之切換式穩壓器300形成 一閉環反饋系統以用於切換輸出電壓Vsw，且因此形成經 穩壓之輸出電壓V0UT。來自LC濾波器電路11之輸出電壓 V0UT在一反饋端子304上反饋回控制器31〇。在某些應用 121571.doc •14- 200819946 中，輸出電壓νουτ可耦合至一分壓器以生成待反饋回反饋 端子之逐步降低之一反饋電壓。或者，輸出電壓ν〇υτ可反 饋回控制器3 10，並接著藉由形成在控制器積體電路中之 一晶片上分壓器逐步降低。在需要時使用外部（晶片外）或 , 内部（晶片上）分壓器來逐步降低反饋回之輸出電壓V〇UT在 . 此項技術中係熟知的。因此，反饋電壓VFB可為輸出電壓 νουτ或輸出電壓νουτ之逐步降低版本。 反饋電壓Vfb經由零點補償電路320耦接至控制器31〇之 控制電路。在圖3中，將控制器31〇之控制電路說明為包含 -誤差放大器308，該誤差放大器綱在一反相輸入端子上 接收反饋電壓VFB，並在該非反相輸入端子上接收一參考 電壓vREF。誤差放大器308在一輸出端子324上生成一誤差 輸出電壓。該誤差輸出電壓耦合至一比較器314，以與由 PWM斜坡生成器3 12生成之一斜坡電壓進行比較。比較 器314之輸出經耦合以驅動一邏輯電路315，以生成用於驅 • 動切換晶體管M1及M2之控制信號。特定言之，邏輯電路 3 15提供一控制#號以驅動一高側驅動器6，該高 側驅動器（HSD)316又驅動一跑〇8功率晶體管刚。邏輯電 路3 15亦提供一控制信號以驅動一低側驅動器17， 該低側驅動器（LSD)317又驅動一 NM〇s功率曰⑤體管M2。圖 3之示意圖㈣化以更好說明本發明之原理。熟習此項技 術者瞭解，在實際實施中，切換式穩壓器控制器31〇可針 對特定應用而包含額外端子及電路。 在本實鈿例中，在控制器3 i 〇中併入一零點補償電路 121571.doc -15- 200819946 320,以向切換式穩壓器300之反饋環路引入一内部(晶片 上）零點及一外部（晶片外）零點。以此方式，本發明之交點 補償電路用以確㈣換式穩壓H之㈣系統滿足尼麵特 標準以獲得頻率穩定性。

零點補償電路320包含以一單位增益組態進行組態之一 放大器330，該單位增益組態具有連接在放大器之反相輸 入端子與輸出端子之間的一電阻器Rzer。。放大器33〇之非 反相輸入端子耦接至反饋（FB)端子3〇4以接收反饋電壓 VFB。放大器330之反相輸入端子耦接至一補償（(：〇]^^端 子3 05，切換式穩壓器控制器積體電路外部之零點電容器 cz⑽可耦接至該補償（C0MP)端子3〇5。耦接在放大器 之反相輸入端子與輸出端子之間的電阻器完成反饋環 路。在本實施例中，一零點電容器Czer。連接在該c〇Mp端 子305與接地電位之間，以向切換式穩壓器3〇〇之反饋環路 引入一零點。 零點補償電路320進一步包含··一電阻器Rin，其耦接在 放大器330之輸出端子與誤差放大器3〇8之反相輸入端子之 間；一電阻器心及一電容器Cp〇ie，其串聯連接在誤差放大 器308之反相輸入端子與輸出端子之間。藉由電阻器&與 電容器cpole之負反饋連接，零點補償電路32〇向切換式穩 壓器300之反饋環路引入另一零點。 在切換式穩壓器300之反饋環路中，lc濾波器電路^向 需要補償之反饋環路引入兩個極點。本發明之補償方案提 供在切換式穩壓器控制器積體電路内部（晶片上）形成之一 121571.doc -16- 200819946 第一零點及在切換式穩壓器控制器積體電路外部（晶片外） 形成之一弟一零點。更特定言之，輸入電阻器RIN及反饋 電容器cp〇le在誤差放大器308處引入一主極點。電容器 Cp〇le及電阻器Rf在誤差放大器3〇8處引入第一零點。因 此’主極點及第一零點之位置由於電容器及電阻器形成為 控制器積體電路之一部分的本質而被固定。藉由將一晶片 外零點電容器Czer。耦接至COMP輸入端子305而將第二零點 引入至反饋環路。因此，可藉由為零點電容器Czer。選擇適 當之電容值來修改第二零點之位置。 圖4為圖3中之切換式穩壓器之反饋系統的環路增益對頻 率曲線圖。圖4之環路增益對頻率曲線圖與圖2之曲線圖的 相似之處在於，首先藉由與電容器（^仏及電阻器Rin相關 聯之一主極點來降低低頻環路增益，且接著藉由亦與電容 器Cpole及電阻器Rf相關聯之第一零點來修改增益損失，以 形成一中頻帶增益區。接著，如圖4所示，可藉由改變在 外部耗接之零點電容器Czer。之電容值來修改與零點電容器 Czer◦及電阻器rin相關聯之第二零點的位置。以此方式.， 第二零點之位置可經改變以適應用於LC濾波器電路之不同 電感器及電容器值。舉例而言，當對LC濾波器電路使用較 大電感器及電容器值時，可使用一較大零點電容器Cm。來 降低第二零點頻率。另一方面，當對LC濾波器電路使用較 小電感器及電容器值時，可使用一較小零點電容器 zero 相應地提高第二零點頻率，以便維持閉環穩定性。因此， 使用者僅需要選擇一個組件值―零點電容器〜便可針 121571.doc -17· 200819946 對用於LC濾波器電路之齡嘗益网 <季乂冤乾圍之電感益及電容器值實現 切換式穩壓器之有效補償。 根據本發明之補償方案’補償電路經由放大器3職接 零點電容器C…。，以在反饋環路中併入外部零點。經由放 ， 2器33G純零點電容器c⑽使得能夠使用一具有可行電 谷值之零點電谷器Czer。。若不包含放大器330，則零點電 谷器Czer。將需要具有接近於在積體電路之輸入·輸出端子 φ AM存在之寄生電容水平的非常小之電容值，從而致使 補償方案實施起來不太現實。在一個實施例中，電容 為20 pf，且電阻器心及具有較大電阻值，約為9〇千 歐。電阻器RzerD為1〇千歐，且零點電容器可為1〇〇 pf至 1000 pf。藉由允許將較大電容值用作零點電容器Cm。，切 換式穩壓器300之使用者具備對零點電容器之電容值 的更高控制力，且因此使用者可有效控制反饋環路中之第 二零點之位置。

• 在某些應用中，LC濾波器電路中使用之輸出電容器c〇UT 具有一低等效串聯電阻（ESR)。舉例而言，可使用一陶瓷 電谷器來形成該輸出電容器C0UT。在該情況下，需要第一 •零點及第二零點之m型補償係對LC濾波器電路之雙極點 進行補償所必需的。參看圖3描述之零點補償方案利用一 晶片外零點電容器來引入一具有可選頻率位置之第二零 點’以實現一 III型補償方案。然而，在某些其它應用中， 可使用具有一高ESR之一電容器作為輸出電容器C〇ut。舉 例而言’可使用一钽或電解質電容器，且此等電容器具有 121571.doc -18- 200819946 明顯ESR。當輸出電容器。謝具有一高肅時，輸出電容 器中之電阻本身會引入一零點，使得切換式穩壓器僅需要 ΪΙ型補償來達成頻率穩定性。 根據本發明之另一態樣’本發明之零點補償方案應用於 -切換式穩壓器中，以實施„型補償。圖5為根據本發明第 二實施例之切換式穩之示意圖，該切換式穩壓器包含 -實施零點補償方案之單片切換式穩壓器控制器。在圖5 所示之實施财，使用—高ESR電容器（例如组或電解質電 容器）來實施切換式穩壓器500之輸出電容器c〇ut。由於高 ESR之緣故，輸出電容器c〇ut本身會向反饋環路提供一零 點。因此，切換式穩壓器5〇〇僅需要一個額外零點。因 此，可藉由不連接C0MP輸入端子來利用本發明之零點補 饧電路520。亦即，不需要將任何外部零點電容器連接至 零點補償電路520之COMP輸入端子。零點補償電路52〇藉 由電容器Cp()le&電阻器心向反饋環路提供一内部（晶片上） 零點。 當使得COMP針腳浮動時，將放大器53〇之反相輸入端子 以負反饋組態連接至放大n之輸出端子^放大器53〇充當 一單位增益opamp(運算放大器），且在反饋端子FB 5〇4處 之信號VFB出現在放大器53〇之輸出端子處。因此，放大器 530之存在不會影響切換式穩壓器5〇〇之操作。 圖6為圖5中之切換式穩壓器之反饋系統的環路增益對頻 率曲線圖。如圖6所示，環路增益由主極點降低，且在中 頻帶增益區處由第-零點修改。接著，不存在第二零點， I2I571.doc •19- 200819946 而改為由輸出濾波器電路之雙極點降低環路增益。因為輸 出電谷器C〇UT提供一零點，所以LC雙極點之斜坡逐漸減 小，使得單位增益處之環路增益中具有足夠之相位容限。

根據本發明之又一態樣，可將一外部（晶片外）RC網路與 晶片外零點電容器並聯耦接以修改切換式穩壓器之反饋環 路之環路增益，特別為中頻帶增益。圖7為根據本發明第 三實施例之切換式穩壓器之示意圖，該切換式穩壓器包含 一實施零點補償方案之單片切換式穩壓器控制器。圖7中 之切換式％壓器7〇〇以與圖3中之切換式穩壓器3〇〇相同之 方式併入有一零點補償電路，且圖3及圖7中之相同元件被 給予相同參考數字以便簡化論述。 在切換式穩壓器700中，零點補償電路720包含耦接至 COMP輸入端子705之一零,點電容器，該c〇Mp輸入端 子705連接至放大器73G之反相輸人端子。零點電容器 向反饋環路提供-外部零點。此外，—RC網路輛接在 COMP輸人端子7〇5與接地電位之間，該rc網路包含一電 容器cm-電阻nR1之—串聯連接。因此，職路與零 點電容器並聯連接。電容器〇與電阻器幻之虹網路 操作以修改切換式穩壓ϋ7⑽之反饋環路之環路增益。 更特定言之，RC網路操作以在由虹網路中之電阻㈣ 及電容之電阻及電容值判^之—特㈣率位置處修改 環路增益。圖8為圖7中之切換式穩壓器之反㈣統的環路 增益對頻率曲線圖。如圖8所示，添加RC網路會增加中頻 帶區周圍之環路增益。在其它實施例中，RC網路可包含 121571.doc -20- 200819946 一單一電阻器，以增加切換式穩壓器之整個環路增益。 提供以上詳細描述以說明本發明之特定實施例，且並不 希望該詳細描述為限制性的。本發明範圍内之許多修改及 變化為可能的。本發明由附隨之申請專利範圍界定。 【圖式簡單說明】 圖1說明一種用於在切換式穩M n之反饋控制環路中提 供補償之方法。 圖2為圖1之切換式穩壓器的環路增益量值對頻率之對數 標度之曲線圖。 圖3為根據本發明之一個實施例之切換式穩壓器的示意 圖，該切換式穩壓器包含一實施零點補償方案之單片切換 式穩壓器控制器。 ' 圖4為圖3中之切換式穩壓器之反饋系統的環路增益對頻 率曲線圖。 圖5為根據本發明第二實施例之切換式穩壓器之示咅 圖，該切換式穩壓器包含一實施零點補償方案之單片切換 式穩壓器控制器。 ' 圖6為圖5中之切換式穩壓器之反饋系統的環路增益對頻 率曲線圖。 圖7為根據本發明第三實施例之切換式穩壓器之示音 圖，該切換式穩壓器包含一實施零點補償方案之單片切換 式穩壓器控制器。 圖8為圖7中之切換式穩壓器之反饋系統的環路增益對頻 率曲線圖。 121571.doc -21- 200819946 【主要元件符號說明】

10 切換式穩壓器控制器 11 LC電路 13 輸出端子 15 反饋（FB)端子 17 COMP端子 20 誤差放大器 300 切換式穩壓器 301 輸入端子 302 輸出端子（SW) 304 反饋端子 305 補償（COMP)端子 308 誤差放大器 310 單片切換式穩壓器控制器 312 PWM斜坡生成器 314 比較器 315 邏輯電路 316 高侧驅動器（HSD) 317 低侧驅動器（LSD) 320 零點補償電路 324 輸出端子 330 放大器 500 切換式穩壓器 5 04 反饋端子FB 121571.doc -22- 200819946

520 零點補償電路 530 放大器 700 切換式穩壓器 705 COMP輸入端子 720 零點補償電路 730 放大器 Cl 電容器 Cin 輸入電容器 C〇ut 輸出電容器 Cp〇LE 電容器 CzERO 電容器 Ml 晶體管 M2 晶體管 R1 電阻器 Rf 電阻器 Rin 電阻器 Rzero 電阻器 Vfb 反饋電壓 vIN 輸入電壓 V〇ut 輸出電壓 VreF 參考電壓 V sw 切換輸出電壓 121571.doc -23-

Claims (1)

1. 200819946 十、申請專利範圍： 輸出端子 輸出電壓 輸出電壓 1. -種補償電路，其位於併入在一切換式穩壓器之一閉環 反饋系統中的-單片切換式穩壓器控制器中，該切換式 穩壓器控制器包含—輸人端子，其接收—輸人電壓；一 其知:供對應於一經穩塵之輸出電麼之一切換 反饋鈿子，其用於接收對應於該經穩壓之 之一反饋電壓；及一誤差放大器，其將指示該 ==:=電壓進㈣並生成-誤差

   放大器，其包含耦接至該反饋端子用以接收該反饋 ^塵之:非反相輸人端子、㈣至該切換式穩塵器控制 斋之一第一端子的一反相輸入端子及一輸出端子； 一第一電阻器，其連接在該放大器之該反相輸入端子 與該輸出端子之間； /弟二電阻n，其連接在該放A||之該輸出端子與該 •誤差放大器之一第一輸入端子之間，該第一輸入端子接 收指示該反饋電壓之該信號；及 一第-電容ϋ及-第三電，其串聯連接在該第一 輸入端子與該誤差放大器之—輸出端子之間，該誤差放 大器之該輸出端子提供該誤差輪出電壓， 其中該第-電容器及該第三電阻器操作以在該閉環反 饋系統中引入一第一零點。 2.如請求机補償電路’其中—第二電容器將耦接至該 切換式穩壓器控制器之該第一端子，以在該閉環反饋： 121571.doc 200819946 統中引人 樓一各 換弋r — v點，該第二電容器為形成在該單片切 換^穩壓器控制器外部之一晶片外電容器。 蚌二求項1之補償電路’其中該切換式穩壓器控制器之 二：出端子耦接至—輸出濾波器電路以生成該經穩壓之 :電堡’該輸出濾波器電路包括串聯連接在該切換式 ;壓器控制器之該輸出端子與-接地電位之間的一電感 第三電容器，其中該第三電容器包括具有一高等 效串聯電阻（ESR)之一電容器。 4_:!求項3之補償電路’其中該第三電容器包括-组電 谷益或一電解質電容器。 '如請求項2之補償電路’其中該切換式穩墨器控制器之 =輸出端子純至—輸出濾波器電路以生成該經穩壓之 :出^ ’該輸心！波_電路包料聯連接在該切換式 ::壓态控制器之該輸出端子與一接地電位之間的一電感 為及f三電容器’其中該第三電容器包括具有一低等 效串聯電阻（ESR)之一電容器。 6.如請求項5之補償電路，其中該第三電容器包括一 電容器。 7. :請求項5之補償電路’其中該第二電容器之電容係根 據該輸出驗器電路之該電感器之電感及該第三電容器 之電容而選擇。 8. 如請求項7之補償電路’丨中當該輸㈣波器電路之該 電感器之電感及該第三電容器之電容具有較大值時，該 第二電容器之電容相應增加以降低該第=零點之頻率； 121571.doc 200819946 電容 減少 且當該輸出濾波器電路之該電感器之電感及該第三 器之電容具有較小值時，該第二電容器之電容相應 以提高該第二零點之頻率。 ， 9.如請求項2之補償電路，其中—第四電阻器將與該第二 電容器並聯耦接’以增加該閉環反饋系統之增益。 10'如請求項2之補償電路，《中串聯連接之一第四電容器 及一第四電阻器將與該第二電容器並聯純，以在由該 第四電各器之電谷及該第四電阻器之電阻判定之一頻率 下增加該閉環反饋系統之增益。 11· -種用於在單片切換式穩壓器控制器中提供零點補償之 方法，該單片切換式穩壓器控制器併入在接收一輸入電 壓並提供一經穩壓輸出電壓之一切換式穩壓器之一閉環 反饋系統中，該方法包括： 在該切換式穩壓器控制器中提供以一單位增益組態進 行組悲之一放大器，該單位增益組態包含連接在該放大 器之一反相輸入端子與一輸出端子之間的一第一電阻 32. · ， 在該放大器之一非反相輸入端子處接收一反饋電壓， 該反饋電壓對應於經穩壓之輸出電壓； 在該放大器之該輸出端子與該切換式穩壓器控制器之 一誤差放大器之一第一輸入端子之間提供一第二電阻 器’該誤差放大器之該第一輸入端子接收指示該反饋電 壓之一信號；及 提供連接在該第一輸入端子與該誤差放大器之一輸出 121571.doc 200819946 :子之的-第一電容器及一第三電阻器，該第一電容 益及該第二電阻器在該切換式穩壓器之該閉環反饋系 中引入一第一零點。 “、、 12·如請求項11之方法，其進一步包括： 將该放大器之該反相輸入端子搞接至該切換式穩壓 控制器之一第一端子；及 將第一電容器耦接至該切換式穩壓器控制器之該第 一端子，以在該閉環反饋系統中引入一第二零點，該第 二電容器為形成在該單片#換式穩㈣控制器外部之— 晶片外電容器。 13.如凊求項11之方法，其進一步包括： 將一輸出濾波器電路耦接至該切換式穩壓器控制器以 生成該經穩壓之輸出電壓，該輸出濾波器電路包括一電 感器及一第三電容器，該第三電容器為具有一高等效串 聯電阻（ESR)之一電容器。 14·如請求項13之方法，其中該第三電容器包括一钽電容器 或一電解質電容器。 15·如請求項12之方法，其進一步包括·· 將一輸出濾波器電路耦接至該切換式穩壓器控制器以 生成該經穩壓之輸出電壓，該輸出濾波器電路包括一電 感器及一第三電容器，該第三電容器為具有一低等效串 聯電阻（ESR)之一電容器。 16·如明求項15之方法，其中該第三電容器包括一陶瓷電容 器0 121571.doc 200819946 17. 如請求項15之方法 感器之電感及該第 之電容。 ’其中根據該輪出 濾波器電路之該電 二電容器之電 容來選擇該第二電容器

   18.如請求項17之方法，其中當該 哭々垂# β> 顆出濾波器電路之該電感 态之電感及該弟三電容器 φ ^ ; 电奋具有較大值時，該第二 電谷斋之電容相應增加以降低 _ ^弟一零點之頻率；且當 該輸出濾、波器電路$兮φ #取 电路之3亥電感器之電感及該第三電容器之 電谷具有較小值時，該第-雷办 ^ 弟一電谷益之電容相應減少以提 兩該第二零點之頻率。 19·如請求項12之方法，其進一步包括·· 將一第四電阻器與該第二電容器並聯耦接，以增加該 閉環反饋系統之增益。 2〇·如請求項12之方法，其進一步包括： 將串聯連接之一第四電容器及一第四電阻器與該第二 電谷器並聯輕接，以在由該第四電容器之電容及該第四 電阻器之電阻判定之一頻率下增加該閉環反饋系統之增 益。 121571.doc