TWI338205B - Frequency compensation circuit and method for providing zero compensation in a switching regulator controller - Google Patents

Description

九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於-種用於向線性積體電路提供零點補償之 電路及方法，且特定言之，係關於一種用於利用外部零點 在切換式穩壓器反饋環路中提供補償之電路及方法。·· 【先前技術】 在線性積體電路中通常採用閉環負反饋系統。舉例而 言，切換式穩壓器使用一反饋環路來監視輪出電壓，以便 提供穩壓。為▲任何閉環系統令確保穩定性，必須滿足尼 奎斯特標準（Nyquist criterion)。尼奎斯特標準提出，若圍 繞環路之相移之單位增益小於180度，則閉環系統便為穩 定的。通常，向一反饋環路添加一補償電路，以調變該反 馈環路之相移來獲得穩定性。 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”（2以〇)表示開始發生增益增加 處之複合頻率。複合頻率平面或5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， 且在本申請案中不予解決。一般而言，極點導致·9〇。相 移’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18〇。 之相移。 121571.doc 1338205 在線性電路中，藉由將一小型電容器置放在—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’則電容可以該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。因此，可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mix電路u之—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電路丨丨以提供一 經穩壓之輸出電壓V0UT。該經穩壓之輸出電壓ν〇υτ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 • 祕。該路具有兩個與其相關聯之極點’每-極點與 一個元件相關聯若該反馈控制環路未經補償，則LC電路 η獨自為該系統導致-180。相移且造成環路不穩定性，從 ❿致使輸出電壓振ϋ為幾乎每種切換式穩壓器均使用 -IX渡波器電路來對切換輸出μ%進行隸，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鍤姑 ^種補仏方案被稱為ΙΠ型補 償。該III型補償方案使用兩個 1因令點來對增益相對於頻率之 121571.doc 1338205 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—電容器Czer〇與一電阻器 Rin之並聯組合，將輸出電壓νουτ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>/〇1；1_逐步降低。進一步藉由一 電阻器Rf與一電容器（^。1<:之串聯組合將反饋電壓VpB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1 0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V〇ut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％^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“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乂叫了進行穩壓，以使得電壓 Vfb等於電壓VREF。 在圖1之切換式穩壓器中，電容sCzer。與電阻器Rin並聯 連接，且電容器（^❿與電阻器Rf_聯連接，以向反饋環路 提供補償。電容器cpole&電阻器心在反馈中引入一第一零 121571.doc 1338205 點，而電容器czer。及電阻器Rin在反饋環路中弓丨入一第二 零點-極點對^第一零點及第二零點之位置（或頻率）係由各 自電阻及電容值判定。

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。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C A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‘。之操作確 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出 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器Cp4 Czer。以及電阻器^及 Rf之最佳電容及電阻值以便支持較大範圍之輸出Lc濾波器 電路值。用以判定電容及電阻值之轉移函數通常非常複 雜。當使用内部補償（晶片上）時，輸出[(^慮波器值之範圍 係有限的，因為零點補償之位置由晶片上補償電路固定。 LC濾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馈環路中提供_種補償 電路，該補償電路能夠#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· 丄338205

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 早片切換式穩壓器控制器中。該切換式穩壓器控制器包 3 . 一輸入端子，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 >考電壓進行比較’並生成一誤差輸出電壓。該補償電路 包含.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、轉接至該切換式穩1器控制器 第知子之—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 1 第一電阻器，其連接在該放大器之該輸出端子 與該誤差放大器之-第一輸入端子之間中該第一輸入 端子接收指示該反饋電壓t該信以及一第—電容器及

^電阻器其_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，其中該誤差放大ϋ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 在閉環反鎮系統中引入一第一零點。 。在另-實施例中第二電容器將㈣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人一第二 零點。該第二電容器為开^ Λ 盗马形成在皁片切換式穩壓器控制器 部之一晶片外電容器。 β 根據本發明之另—態樣 ，提供一種用於在單片切換式穩 121571.doc -11 - 丄：!)

壓器控制器中提供愛赴姑、A 恩… 償之方法，其中該單片切換式穩

❿ =制器併人在接收-輸人㈣並提供-經穩壓輸出電 壓之一切換式穩壓器之-閉環反饋系統中，該方法包含： 在該切換式穩歷器控制器中提供以一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 t輸入端子與-輸出端子之間的一第一電阻器：在該放 大器之-非反相輸人端子處接收—反镇電壓，彡中該反饋 電遷對應於該經穩壓之輸出電壓；在該放大器之該輸出端 =與該切換式穩㈣控制器之—誤差放大器之—第一輸入 端子之間提供-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镄電壓之一信號；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點。 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 子丨及將一第二電容器耦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 電谷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III蜇補 121571.doc •12· 1338205 償之零點補償方案包含一晶片上補償電路，該補償電路可 f接至-晶片外零點電容器，用以提供頻率補償以改良閉 %穩定性。該晶片上補償電路包含用於引入一第一零點之 一 RC網路及在其非反相輸入端子上接收反馈電壓之一放 大器。一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m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· -來改變^ 在另-實施例中’將本發明之零點補償方案應用於藉由 不使用晶片外零點電容器來實施„型補償。晶片上補償電 路之放大n成為-單位增益放大器，其反相輸人端子在晶 片外輪接，但在晶片上組態在—負反馈環路卜因此實 現簡早之II型補償’其中内部零點提供必要之補償以獲 頻率穩定性。 本發明之零點補償方案具有許多優點。首先，使用者容 易實施該零點補償方案，因為使用者僅需要選擇一單一也 2值點電容器-便可實現有效之ΙΠ型補償。第二，藉 由允許藉由外部组件建古诗势 ，冑該第二零點之位置，該補償方案 ::為切換式穩壓器之輸出濾波器電路選擇較寬範圍之電 感器及電容器值。一船而_ ^ ^ 电 ^^.般而έ，本發明之零點補償方案提供 擇雷I <閉環補償方法，同時為針對輸㈣、波器電路選 擇電感及電容值提供雷、, 八/性。本發明之零點補償方案可有 效地應用於切換電壓穩壓器及其它具有多個極點之 12157I.doc -13- 1338205 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。 鲁 圖3為根據本發明之一個實施例之切換式穩壓器的示素 圖，該切換式穩壓器包含一實施零點補償方案之單片切2 式穩壓器控制器。參看圖3，一切換式穩壓器3〇〇包含—單 片切換式穩壓器控制器310、一輸入電容器Cin及一輸出 濾波器電路11。切換式穩壓器控制器31〇形成 平積 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310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—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u以生成一具有大致悝 定量值之輸出電壓V0UT。 使用控制器310及LC電路11構造之切換式穩壓器3〇〇形成 一閉環反饋系統以用於切換輸出電壓v s w，且因此形成經 穩壓之輸出電壓ν〇υτ。來自LC濾波器電路η之輸出電壓 V〇UT在一反饋端子304上反饋回控制器310。在某些應用 121571.doc 14 中’輸出電壓νουτ可辑合至一分壓器以生成待反饋回反館 端子之逐纟降低之一反镇電壓。或者，輸出電壓V0UT可反 饋回控制器310’並接著藉由形成在控制器積體電路中之 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ν〇υτ在 此項技術中係熟知的。因此，反饋電壓可為輸出電壓 V〇ut或輸出電壓V0UT之逐步降低版本。 反饋電壓VFB經由零點補償電路32〇耦接至控制器31〇之 控制電路。在圖3中，將控制器310之控制電路說明為包含 一誤差放大器308，該誤差放大器308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3 24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 一 PWM斜坡生成器312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Μ1及M2之控制信號。特定言之，邏輯電路 3 1 5提供一控制信號以驅動一高侧驅動器（hsd)3丨6，該高 側驅動器（HSD)316又驅動一PMOS功率晶體管Ml。邏輯電 路3 1 5亦提供一控制信號以驅動一低側驅動器（lsd)3丨7， 該低側驅動器（LSD)317又驅動一NMOS功率晶體管M2 »圖 3之示意圖經簡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。 在本實施例中，在控制器3 1 0中併入一零點補償電路 121571.doc 15 1338205 32〇’以向切換式穩壓器3〇〇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，本發明之零點 補償電路用以確保切換式穩壓器之反饋系統滿足尼奎斯特 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〇。放大器33〇之非 _ 反相輸入端子耦接至反饋（FB)端子304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（c〇MP)端 子305 ’切換式穩壓器控制器積體電路外部之零點電容器 Czer。可麵接至該補償（c〇Mp)端子3〇5。耦接在放大器do 之反相輸入端子與輸出端子之間的電阻器Rzer。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。 φ 零點補償電路320進一步包含：一電阻器RIN，其耦接在 放大器33 0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Rf及一電容器Cp〇le，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11向 需要補償之反饋環路引入兩個極點β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 1338205 第一零點及在切換式穩壓器控制器積體電路外部（晶片外） 形成之一第二零點。更特定言之，輸入電阻器Rin及反饋 電容器Cpole在誤差放大器3〇8處引入一主極點。電容器 Cpole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Cpc)le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 外部耦接之零點電容器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—較小零點電容器Czer。來 相應地提尚第二零點頻率，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Czer。一便可針 121571.doc 對用於LC濾波器電路之較寬範圍之電感器及電容器值實現 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33〇耦接 零點電容器Czer。’以在反饋環路中併入外部零點。經由放 大器330耦接零點電容器Czer。使得能夠使用一具有可行電 各值之零點電谷器Czero。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 處通常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Gw 為20 pf，且電阻器1及尺^具有較大電阻值，約為卯千 歐。電阻器Rzer。為10千歐’且零點電容器可為1〇〇 ^至 pf。藉由允許將較大電容值用作零點電容器Czer。，切 換式穩壓器300之使用者具備對零點電容器Czer。之電容值 的更咼控制力，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匚〇υτ 具有一低等效串聯電阻（ESR)。舉例而言，可使用一陶瓷 電容器來形成該輸出電容器C〇UT。在該情況下，需要第一 零點及第二零點之ΙΠ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-III型補償方案。然而，纟某些其它應用中， 可使用具有一高ESR之一電容器作為輸出電容器c〇u广舉 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 · 1338205 月顯ESR 〇當輸出電容器C〇ut具有一高ESR時，輪出電容 益中之電阻本身會引入一零點，使得切換式穩壓器僅需要 Π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 一切換式穩壓器中，以實施11型補償。圖5為根據本發明第 二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。在圖5 所不之實施例中’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5〇〇之輸出電容器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COMP輸入端子來利用本發明之零點補 償電路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C〇MP輸入端子。零點補償電路52〇藉 由電容器Cpole&電阻器1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器之輸出端子。放大器53〇充當 一單位增益〇pamp(運算放大器），且在反饋端子FB 5〇4處 之仏號VFB出現在放大器530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50〇之操作。 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 頻帶增益區處由第一零點修改。接著，不存在第二零點， 121571.doc •19- 而改為由輸出濾波器電 出電β Μ路之雙極點降低環路增益。因為輸 小。〇UT曰供—零點，所以LC雙極點之斜坡逐漸減 ’吏得單位增益處之環路增益中具有足夠之相位容限。 曰T據本發明之又一態樣，可將一外部(晶片外)rc網路與 2二卜零點電容器並聯Μ接以修改切換式穩壓器之反馈環 —*路增益，特別為中頻帶增益。圖7為根據本發明第 之切換式穩壓器之示意圖，該切換式穩壓器包含 實施零點補償方案之單片切換式穩麼器控制器。圖7中 之切換式穩壓器7〇〇以與圖3中之切換式穩壓器期相同之 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72〇包含耦接至 COMP輸入端子7〇5之一零點電容器，該c〇Mp輸入端 子7〇5連接至放大器730之反相輸入端子。零點電容器Cm。 向反饋環路提供一外部零點。此外，一 RC網路耦接在 COMP輸入端子7〇5與接地電位之間，該RC網路包含一電 容器C1與一電阻器R1之一串聯連接。因此，網路與零 點電容器Czer。並聯連接。電容器（^與電阻器尺丨之尺^網路 操作以修改切換式穩壓器700之反饋環路之環路增益。 更特疋S之’ RC網路操作以在由RC網路中之電阻器R 1 及電容器C1之電阻及電容值判定之一特定頻率位置處修改 環路增益。圖8為圖7 _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 - 1338205 單一電阻器’以增加切換式穩麼器之整個環路增益。 提供以上詳細描述以說明本發明之特定實施例，且並不 希望該洋細私述為限制性的。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壓器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。 12157l.doc 1338205 【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 高側驅動器（HSD) 317 低側驅動器（LSD) 320 零點補償電路 324 輸出端子 330 放大器 500 切換式穩壓器 504 反饋端子FB 121571.doc -22· 1338205

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 CpOLE 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 R-zero 電阻器 V FB 反饋電壓 VIN 輸入電壓 V〇UT 輸出電壓 v ref 參考電壓 V sw 切換輸出電壓 121571.doc -23-

Claims (1)

1338205 十、申請專利範圍： •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 輸出端+’其提供對應於一經穩壓之輸出電壓之一切換 輸出電m ; -反鎖端子，其用於接收對應於該經穩壓之 輸出電壓之-反饋電壓；及一誤差放大器，其將指示該 反饋電壓之-信號與-參考電壓進行比較並生成一誤差 輸出電壓，該補償電路包括： 放大器，其包含耦接至該反饋端子用以接收該反饋 電壓之-非反相輸人端子、麵接至該切換式穩壓器控制 器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；

一第一電阻器，其連接在該放大器之該輸出端子與該 誤差放大器之-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 一第一電容器及一第三電阻器，其串聯連接在該第一 輸入端子與該誤差放大器之一輸出端子之間該誤差放 大器之該輸出端子提供該誤差輸出電壓， 其中該第一電容器及該第三電阻器操作以在該閉環反 鎮系統中引入一第一零點。 一第二電容器將耦接至該 端子’以在該閉環反饋系 2.如請求項1之補償電路，其中 切換式穩壓器控制器之該第一 121571.doc 3. 3. 該第二電容器為形成在該單片 之一晶片外電容器。 切 統申引入一第二零點， 換式穩壓器控制器外部 如請求項1之補償電路’其中該切換式穩壓器控制器之 :輪出端子耦接至一輸出濾波器電路以生成該經穩壓之 出電壓’該輸出滤波器電路包括串聯連接在該切換式 穩壓器控制器之該輸出端子與—接地電位之間的一電感 15及—第三電容器，其中該第三電容器包括具有-高等 效串聯電阻（ESR)之一電容器。 :請求項3之補償電路，其中該第三電容器包括一组電 容器或一電解質電容器。 如請求項2之補償電路，其中該切換式穩壓器控制器之 該輸出端子耦接至一輸出濾波器電路以生成該經穩壓之 輸出電壓’該輸线波ϋ電路包括串聯連接在該切換式 穩壓器控制器之該輸出端子與一接地電位之間的一電感 器及-第三電容器’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陶£ 電容器。 •如叫求項5之補償電路，其中該第二電容器之電容係根 據該輸出濾波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，其中當該輸出濾波器電路之該 電感器之電感Α該第三電容器a電容具有肖大值時，該 第電谷器之電容相應增加以降低該第二零點之頻率； 121571.doc 1338205 且玄輪出濾波器電路之該電感器之電感及該第三電容 器之電容具有較小值時，該第二電容器之電容相應減少 以提高該第二零點之頻率。 9. 如明求項2之補償電路，其中一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，其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耦接以在由該 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· 一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 灯組態之一放大器，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 器； 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-輸入端子接收指示該反鎮電 壓之一信號；及 提供連接在該第-輸入端子與該誤差放大器之一輸出 121571.doc i 端子之間的一第一電容器及广第三電阻器，該第一電容 器及該第三電阻器在該切換式穩壓器之該閉環反饋系統 中引入一第一零點。 如請求項11之方法，其進一步包括： 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 將一第二電容器耦接至該切換式穩壓器控制器之該第 端子，以在該閉環反饋系統中引入一第二零點，該第 一電令器為形成在該單片切換式穩壓器控制器外部之一 晶片外電容器。 如請求項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 生成及㈣I壓之輸出電壓，該輸出m電路包括一電 感器及-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。 月求項13之方法，其中該第三電容器包括一組電容器 或一電解質電容器。 如清求項12之方法，其進一步包括： 將-輸线波器電路㈣至該切換式穩壓器控制器以 :成該經穩壓之輸出電壓，該輸出濾波器電路包括一電 =及-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。 如請求項15之方法，盆中咳坌_ /、肀a第二電容器包括一陶瓷電容 〇 •doc 17 :請求項15之方法’其中根據該輪出滤波器電路之該電 感器之電感及該第三電容器之電容來選擇該第二電容器 18. 。巧求項17之方法’其中當該輸出濾波器電路之該電感 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二零點之頻率；且當 該輸出濾波器電路之該電感器之電感及該第三電容器之 電容具有較小值時’該第二電容器之電容相應減少以提 向該第二零點之頻率。 19. 如請求項12之方法，其進一步包括： 第四電阻器與該第二電容器並聯耦接，以增加該 閉環反鑛系統之增益。 20. 如請求項12之方法，其進__步包括： :串聯連接之-第四電容器及-第四電阻器與該第二 谷器並聯輕接，以在由該第四電容器之電容及該第四 、。之電阻判定之一頻率下增加該閉環反饋系統之增 益。 121571.doc