CN100505495C - Dc-dc转换器电路 - Google Patents

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Abstract

提供一个DC-DC转换器电路，该DC-DC转换器电路可平稳地操作而不受输出电容器(111)的尺寸和其成本花费影响。当接通开关元件以便正流入输出电容器的充电电流流入开关元件，将电流转换为电压，以将该电压添加到输出电压，并且将总电压反馈给控制系统。

Description

DC-DC转换器电路
技术领域
本发明涉及DC-DC转换器电路的相位补偿。
背景技术
通常，当在DC-DC转换器电路上不执行相位补偿时，不能确保其平稳的操作。已经有广泛已知的电阻器和输出电容器串联连接的方法，该方法作为执行相位补偿方法之一。
图3是显示了常规斩波式升压DC-DC转换器电路的一个电路图。为了相位补偿以确保平稳操作，相位补偿电阻器112与输出电容器111串联连接，或者使用被提供了等效串联电阻器的输出电容器，从而提供零点。为了执行充分的相位补偿，有必要在频带的零点上设置一个频率fz，对于该频带的零点需要相位补偿。这里，假定给出输出电容器111的电容值为Cout，给出相位补偿电阻器112的电阻器值为RESR，在零点的频率fz可由下面的表达式(1)来表示：
fz＝1/(2Π×Cout×RESR)        (1)
图4是斩波式升压DC-DC转换器电路的时序图。在图3所示的斩波式升压DC-DC转换器电路中，当切断开关元件104时电流流过整流设备110，以及当接通开关元件104时电流不流过整流设备110。因此，在整流设备110中导致电流Ipk的变化。因此，当给出相位补偿电阻器112的电阻值为RESR时，在输出电压中产生由下面表达式(2)来表示的纹波电压Vpk。
Vpk≈Ipk×RESR               (2)
通常，当在输出电压中产生的纹波电压Vpk很大时，不能执行正常的反馈控制，因此不能确保平稳操作。因此，为了抑制在输出电压中纹波电压Vpk的产生，有必要设置相位补偿电阻器112的电阻器值RESR为小的数值。(见JP07-274495A(图1))
然而，当相位补偿电阻器112的电阻器值RESR设置为小的数值时，有必要增加输出电容器111的电容值Cout以便实现充分的相位补偿。因此，存在一个问题是输出电容器111的尺寸很大并且增加了其成本花费。
发明内容
本发明旨在解决上述的常规问题。本发明的一个目的是提供可平稳操作的DC-DC转换器电路。
本发明提供一种DC-DC转换器电路，包括开关元件、电感器、整流设备、电压分配电路、参考电压电路、误差放大器和输出电容器，通过将输出到输出端子的输出电压进行反馈而执行开关控制，其特征在于：在所述开关元件和所述误差放大器的输入端子之间设置反馈电路；在流向所述输出电容器的充电电流流入所述开关元件时，所述反馈电路将流入所述开关元件的电流转换为电压，将所述电压加到所述输出电压上向所述误差放大器反馈。
本发明又提供了一种DC-DC转换器电路，其中设有开关元件、电感器、整流元件、电压分配电路、参考电压电路、误差放大器和输出电容器，通过将输出到输出端子的输出电压进行反馈而执行开关控制，其特征在于，在所述电感器和所述误差放大器之间设有反馈电路；所述反馈电路将流入所述电感器的电流转换为电压，并将所述电压加到所述参考电压电路的电压上。
根据本发明，当开关元件接通以便流入输出电容器的充电电流流入开关元件时，则将充电电流转换为电压。将转换电压中的变化成分添加到输出电压并且总电压反馈到控制系统。
如上所述，根据本发明，通过抑制在输出电压中产生的纹波电压Vpk，甚至使用小的输出电容器就能提供可平稳操作的DC-DC转换器电路。同样还有望改善类似电流模式的平稳性。
附图说明
在附图中：
图1是显示了根据本发明第一实施例的斩波式升压DC-DC转换器电路的图。
图2是根据本发明第一实施例的斩波式升压DC-DC转换器电路的时序图。
图3是显示了常规斩波式升压DC-DC转换器电路的图。
图4是常规斩波式升压DC-DC转换器电路的时序图。
图5是显示了根据本发明的第二实施例的斩波式升压DC-DC转换器电路的图。
图6是显示了根据本发明的第三实施例的斩波式反相DC-DC转换器电路的图。
具体实施方式
(第一实施例)
图1是显示了根据本发明第一实施例的斩波式升压DC-DC转换器电路的图。
在图1所示的斩波式升压DC-DC转换器电路中，来自电源101的输入电压经历由电感器109、开关元件104、整流设备110和输出电容器111的能量转换以产生输出电压。然后，误差放大电路106比较参考电压107和由电压分配电路108分配输出电压所获得的电压以产生输出信号，用于控制PWM控制电路105。PWM控制电路105输出了一个脉冲控制信号给开关元件104以维持输出电压在预先确定的电平。相位补偿电阻器112插入在输出电容器111和整流设备110之间。相互并联连接的反馈电阻器113和反馈电容器120被连接在连接点(a点)和电压分配电路108之间，在该连接点连接整流设备110和相位补偿电阻器112。纹波电压校正电阻器114被连接在开关元件104和GND之间。纹波电压校正电容器115被连接在一个连接点(b点)和一个连接点(c点)之间，在b点连接开关元件104和纹波电压校正电阻器114，在c点连接反馈电阻器113和电压分配电路108。
图2是根据本发明第一实施例的斩波式升压DC-DC转换器电路的时序图。在下面将描述其中的操作。
首先，当切断开关元件104时，来自电感器109的电流流入整流设备110，由此升高在整流设备110和相位补偿电阻器112之间的连接点(a点)的电压。当给出流入整流设备110的电流为ILoff以及给出相位补偿电阻器112的电阻值为RESR，由下面的表达式(3)来表示升高的电压Va：
Va≈ILoff×RESR                 (3)
接下来，当接通开关元件104时，来自电感器109的电流流入开关元件104。因此，在整流设备110和相位补偿电阻器112之间的连接点(a点)的电压降低。因此，在开关元件104和纹波电压校正电阻器114之间的连接点(b点)电压升高。当给出流入开关元件104的电流为ILon以及给出纹波电压校正电阻器的电阻值为RSENSE，由下面的表达式(4)来表示升高的电压Vb：
Vb≈ILon×RSENSE                  (4)
由下面的表达式(5)来表示在电压分配电路108的输入点(c点)上的电压Vc的变化：
Vc≈ILoff×(RESR-RSENSE)          (5)
因而，通过调整相位补偿电阻器112的电阻值RESR和纹波电压校正电阻器114的电阻值RSENSE，可能减少在电压分配电路108的输入点(c点)上的电压Vc的变化，也就是，纹波电压被输入到电压分配电路108中
根据这样的方法，甚至当电容器尺寸小、成本花费低以及电容器值很小时，该电容器可用作输出电容器111，以基于具有小纹波电压的信号执行反馈控制，因此有可能进行平稳操作。
另外，设置反馈电容器120的电容值比纹波电压校正电容器115的电容值小或者移去反馈电容器120，或者设置相位补偿电阻器112的电阻值比纹波电压校正电阻器114的电阻值小或者移去相位补偿电阻器112，以便由表达式(4)表示的由纹波电压校正电阻器114作为主因所产生的纹波电压Vb相比于由表达式(3)表示的由相位补偿电阻器112作为主因所产生的纹波电压Va占优势。因此，根据一个时间(在该时间中开关元件被接通)而增加或减少流入电感器109的电流在开关元件104接通期间可以被反馈。因此，可能进一步扩大平稳操作的区域。
(第二实施例)
图5是显示了根据本发明第二实施例的斩波式升压DC-DC转换器电路的图。在图5所示的斩波式升压DC-DC转换器电路中，纹波电压校正电阻器114被连接在开关元件104和GND之间。纹波电压校正电容器115被连接在连接点和误差放大电路106的一个输入点之间，其中在该连接点连接开关元件104和纹波电压校正电阻器114。反馈电容器120被连接在误差放大电路106的输入点和整流设备110之间。根据图5所示的电路结构，可以将输出电压反馈给具有一种状态的误差放大电路106，在该状态中减少纹波电压，因此有可能进行平稳操作。
图6是显示了根据本发明第三实施例的斩波式反相DC-DC转换器电路的图。在图6所示的斩波式反相DC-DC转换器电路中，将来自电源101的输入电压输入到开关元件104中。通过电感器109和纹波电压校正电阻器114，开关元件104与GND连接。另外，通过整流设备110、相位补偿电阻器112和输出电容器111，开关元件104与GND连接。在整流设备110和相位补偿电阻器112之间的连接点与电压分配电路108连接。第二参考电压电路117被连接在电压分配电路108和GND之间。来自电压分配电路108的一个输出被输入到误差放大电路106的反相输入端。
通过反馈电阻器113，误差放大电路106的非反相输入端与第一参考电压电路116连接。纹波电压校正电容器115与电感器109和纹波电压校正电阻器114之间的连接点连接。误差放大电路106的输出端与PWM控制电路105连接。PWM控制电路105的输出端与开关元件104连接。
根据图6所示的电路结构，当控制输入到误差放大电路106的参考电压时，可以将输出电压反馈到具有一种状态的误差放大电路106，在该状态中减少纹波电压的影响，因此有可能进行平稳操作。

Claims (5)

1.一种DC-DC转换器电路，包括开关元件、电感器、整流设备、电压分配电路、参考电压电路、误差放大器和输出电容器，通过将输出到输出端子的输出电压进行反馈而执行开关控制，其特征在于：
在所述开关元件和所述误差放大器的输入端子之间设置反馈电路；
在流向所述输出电容器的充电电流流入所述开关元件时，所述反馈电路将流入所述开关元件的电流转换为电压，将所述电压加到所述输出电压上向所述误差放大器反馈。
2.根据权利要求1所述的DC-DC转换器电路，其中所述反馈电路包括：
反馈电阻器，其连接在所述输出端子与所述电压分配电路之间；
纹波电压校正电阻器，其连接在所述开关元件和GND之间，将流入所述开关元件的电流转换为电压；以及
纹波电压校正电容器，其连接在所述开关元件与所述纹波电压校正电阻器的连接点和所述反馈电阻器与所述电压分配电路的连接点之间。
3.根据权利要求1所述的DC-DC转换器电路，其中所述反馈电路包括：
纹波电压校正电阻器，其连接在所述开关元件和GND之间；和
纹波电压校正电容器，其连接在所述开关元件与所述纹波电压校正电阻器的连接点和所述误差放大器的输入端之间。
4.一种DC-DC转换器电路，其中设有开关元件、电感器、整流元件、电压分配电路、参考电压电路、误差放大器和输出电容器，通过将输出到输出端子的输出电压进行反馈而执行开关控制，其特征在于，
在所述电感器和所述误差放大器之间设有反馈电路；
所述反馈电路将流入所述电感器的电流转换为电压，并将所述电压加到所述参考电压电路的电压上。
5.根据权利要求4所述的DC-DC转换器电路，其中所述反馈电路包括：
反馈电阻器，其连接在所述参考电压电路和所述误差放大器的输入端之间；
纹波电压校正电阻器，其连接在所述电感器和GND之间；
纹波电压校正电容器，其连接在所述电感器与所述纹波电压校正电阻器的连接点和所述误差放大器的输入端与所述反馈电阻器的连接点之间。
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