一种基于动态零点补偿电路的电源变换器制造技术

本发明专利技术提供一种基于动态零点补偿电路的电源变换器，其包括电压输入端、电压输出端，电源变换器具有主功率传输函数A(x)、补偿网络B(x)，根据主功率传输函数A(x)，计算出输出电压V0产生的输出极点，并通过补偿网络B(x)的零点补偿掉输出极点，在补偿网络B(x)与电压输出端之间连接有动态零点补偿电路，其输入为输出电流I0和输出电压V0的比例值，并输出负载等比例电阻，产生动态零点跟踪并补偿掉电源变换器的输出极点。本发明专利技术通过采样输出电流与输出电压，利用MOS的工作于线性区的线性导通电阻，实现等比例负载电阻，用其代替传统补偿中的固定电阻，从而实现了自适应动态零点补偿。

【技术实现步骤摘要】
一种基于动态零点补偿电路的电源变换器
本专利技术涉及电源变换器
，尤其涉及一种基于动态零点补偿电路的电源变换器。
技术介绍
随着电子技术的迅速发展，产品的多样化使得对电源变换器的需求不尽相同，电源变换器的负载需要有一个较大的变化范围，并且负载变化的过程中要求输出电压足够的稳定。如图1所示，图1是现有技术的一种常见的电源变换器架构的电路原理图。其中，Vin为输入电压，A(x)为主功率传输函数，B(x)为反馈传输函数，Co为输出电容，Ro为输出负载。工作原理为：输入电压Vin经过变换器（如线性变换器LDO，开关变换器DCDC）处理得到输出电压，由于需要输出电压稳定并且纹波较小，所以输出需要放置一个大的输出电容Co，又因Ro的变化范围很大，因此输出就会产生一个大范围内变化的输出极点。对于这个输出极点有两种处理方式：一是将其作为主极点，将主功率上的其它极点用B(x)的零点补偿掉；二是将其作为非主极点，用B(x)的零点将其补偿，主功率上的其它极点作为主极点。因为主功率上的其它极点一般不会出现在很低频的位置，因而方式一的反馈补偿相对容易，不需要很大电容，可以将补偿集成到芯片的内部，但是由于输出极点在全负载范围内变化很大，因而当其作为主极点时其带宽也会大范围内变化，当负载发生瞬变时，瞬态响应速度很慢，输出电压会出现很大的下冲或过冲。在方式二中，要保证全负载范围的稳定，B(x)的零点要设置到，这样系统的最低频极点会被此零点低消，全负载范围内带宽都可以维持在一个相对较大值，但是此方式要求B(x)产生一个极低频的零点，因而补偿电容或者补偿电阻会很大，不能集成到芯片内部，在集成度要求越来越高的当下，并不是一个很好的处理方式。因此，如何能补偿大范围内变化的输出极点，使系统全负载范围内稳定；并且能够功率变换器系统的带宽在全负载范围内都维持在一个较高的水平，得到较好的瞬态响应速度；还能够将补偿电路集成到芯片的内部，降低成本，是本专利技术需要解决的问题。综上所述，补偿大范围变化的输出极点，使全负载范围内环路稳定，有足够的带宽，并且补偿电路能集成到芯片的内部，传统补偿方式已经不能满足要求，因此，需要寻求一种新的补偿方案。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种将补偿电路集成到芯片内部，降低成本的同时，可以补偿大范围内变化的输出极点，使系统全负载范围内稳定，并且能够功率变换器系统的带宽在全负载范围内都维持在一个较高的水平，得到较好的瞬态响应速度的基于动态零点补偿电路的电源变换器。为了实现上述的主要目的，本专利技术提供的一种基于动态零点补偿电路的电源变换器，其包括电压输入端、电压输出端，所述电压输入端接入输入电压Vin，所述输入电压Vin经过电源变换器处理后经过所述电压输出端得到输出电压V0，所述电压输出端连接有输出电容、输出负载，所述电源变换器具有主功率传输函数A(x)、补偿网络B(x)，根据主功率传输函数A(x)，计算出输出电压V0产生的输出极点，并通过补偿网络B(x)的零点补偿掉输出极点；在补偿网络B(x)与所述电压输出端之间连接有动态零点补偿电路，其输入为输出电流I0和输出电压V0的比例值，并输出负载等比例电阻，产生动态零点跟踪并补偿掉电源变换器的输出极点。进一步的方案中，所述动态零点补偿电路包括运算放大器OP1、运算放大器OP2、场效应管MN1、场效应管MN2、场效应管MN3、场效应管MN4、场效应管MP1、场效应管MP2、电阻RM、电阻RN，所述运算放大器OP1的同相输入端接入信号Isense，所述运算放大器OP1的反相输入端接入信号VFB，所述运算放大器OP1的输出端连接至所述电阻RM的一端、所述场效应管MN4的栅极，所述场效应管MN1的栅极与所述电阻RM的另一端、所述场效应管MN2的漏极连接，所述场效应管MN2的栅极与所述场效应管MN3的栅极连接，所述场效应管MP1的栅极与所述场效应管MP2的栅极连接后与所述运算放大器OP2的输出端连接，所述运算放大器OP2的反相输入端连接至所述场效应管MP2的漏极与所述电阻RN的一端之间，所述运算放大器OP2的同相输入端与所述场效应管MN4的源极连接，所述场效应管MN4的漏极接输出端A，所述场效应管MN4的源极接输出端B。更进一步的方案中，所述场效应管MP1和MP2连接构成电流镜结构，所述场效应管MN2和MN3连接构成电流镜结构。更进一步的方案中，所述场效应管MN1和MN4为工作于线性区的MOS管，所述场效应管MN4用于产生负载等比例电阻，两端可浮空使用，其中，信号Isense为输出电流比例采样反馈值，信号VFB为输出电压比例采样反馈值，通过调整采样电流反馈值、采样电压反馈值的比例或是场效应管MN1与MN4的比例，得到负载等比例电阻，从而产生动态零点跟踪并补偿掉电源变换器的输出极点。更进一步的方案中，所述动态零点补偿电路包括运算放大器OP1、运算放大器OP2、运算放大器OP3、运算放大器OP4、场效应管MP1、场效应管MP2、场效应管MP3、场效应管MP4、场效应管MN1、场效应管MN4、电阻RM、电阻RN、电阻RP，所述运算放大器OP1的同相输入端接入信号Isense，所述运算放大器OP1的反相输入端接入信号VFB，所述场效应管MN1的栅极与所述运算放大器OP1的输出端、所述运算放大器OP2的同相输入端连接，所述运算放大器OP2的输出端连接至所述场效应管MP1的栅极、场效应管MP2的栅极，所述场效应管MP3的栅极、场效应管MP4的栅极连接至所述运算放大器OP3的输出端，所述运算放大器OP3的同相输入端与所述场效应管MN4的漏极连接，所述场效应管MN4的漏极接输出端A，所述场效应管MN4的源极接输出端B，所述运算放大器OP4的同相输入端与所述场效应管MN4的源极连接，所述运算放大器OP4的输出端与所述电阻RN、电阻RP连接，所述电阻RM与所述场效应管MP1连接。更进一步的方案中，所述场效应管MP1和MP2连接构成电流镜结构，所述场效应管MP3和MP4连接构成电流镜结构。更进一步的方案中，所述场效应管MN1与MN4为工作于线性区的MOS管，其中，所述场效应管MN4用于产生负载等比例电阻，两端可浮空使用，信号Isense为输出电流比例采样反馈值，信号VFB为输出电压比例采样反馈值，通过调整采样电流反馈值、采样电压反馈值的比例或是场效应管MN1与MN4的比例，得到负载等比例电阻，从而产生动态零点跟踪并补偿掉电源变换器的输出极点。更进一步的方案中，在动态零点补偿电路中，运算放大器OP1与电阻Rm、场效应管MN1构成一个负反馈环路，场效应管MN1的漏端电压为VFB，场效应管MN1的导通电阻如式（3.3）：（3.3）其中，为迁移率，为单位面积栅氧电容，为场效应管MN1的宽长比，为场效应管MN1的栅源电压。更进一步的方案中，在动态零点补偿电路中，运算放大器OP2与场效应管MP2、电阻Rn构成负反馈环路，场效应管MN4的栅电压VG如式（3.4）：（3.4）场效应管MN4为工作于线性区的MOS管，其导通阻抗本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于动态零点补偿电路的电源变换器，包括电压输入端、电压输出端，所述电压输入端接入输入电压Vin，所述输入电压Vin经过电源变换器处理后经过所述电压输出端得到输出电压V

【技术特征摘要】
1.一种基于动态零点补偿电路的电源变换器，包括电压输入端、电压输出端，所述电压输入端接入输入电压Vin，所述输入电压Vin经过电源变换器处理后经过所述电压输出端得到输出电压V0，所述电压输出端连接有输出电容、输出负载，其特征在于：
所述电源变换器具有主功率传输函数A(x)、补偿网络B(x)，根据主功率传输函数A(x)，计算出输出电压V0产生的输出极点，并通过补偿网络B(x)的零点补偿掉输出极点；
在补偿网络B(x)与所述电压输出端之间连接有动态零点补偿电路，其输入为输出电流I0和输出电压V0的比例值，并输出负载等比例电阻，产生动态零点跟踪并补偿掉电源变换器的输出极点。


2.根据权利要求1所述的基于动态零点补偿电路的电源变换器，其特征在于：
所述动态零点补偿电路包括运算放大器OP1、运算放大器OP2、场效应管MN1、场效应管MN2、场效应管MN3、场效应管MN4、场效应管MP1、场效应管MP2、电阻RM、电阻RN，所述运算放大器OP1的同相输入端接入信号Isense，所述运算放大器OP1的反相输入端接入信号VFB，所述运算放大器OP1的输出端连接至所述电阻RM的一端、所述场效应管MN4的栅极，所述场效应管MN1的栅极与所述电阻RM的另一端、所述场效应管MN2的漏极连接，所述场效应管MN2的栅极与所述场效应管MN3的栅极连接，所述场效应管MP1的栅极与所述场效应管MP2的栅极连接后与所述运算放大器OP2的输出端连接，所述运算放大器OP2的反相输入端连接至所述场效应管MP2的漏极与所述电阻RN的一端之间，所述运算放大器OP2的同相输入端与所述场效应管MN4的源极连接，所述场效应管MN4的漏极接输出端A，所述场效应管MN4的源极接输出端B。


3.根据权利要求2所述的基于动态零点补偿电路的电源变换器，其特征在于：
所述场效应管MP1和MP2连接构成电流镜结构，所述场效应管MN2和MN3连接构成电流镜结构。


4.根据权利要求3所述的基于动态零点补偿电路的电源变换器，其特征在于：
所述场效应管MN1和MN4为工作于线性区的MOS管，所述场效应管MN4用于产生负载等比例电阻，两端可浮空使用，其中，信号Isense为输出电流比例采样反馈值，信号VFB为输出电压比例采样反馈值，通过调整采样电流反馈值、采样电压反馈值的比例或是场效应管MN1与MN4的比例，得到负载等比例电阻，从而产生动态零点跟踪并补偿掉电源变换器的输出极点。


5.根据权利要求1所述的基于动态零点补偿电路的电源变换器，其特征在于：
所述动态零点补偿电路包括运算放大器OP1、运算放大器OP2、运算放大器OP3、运算放大器OP4、场效应管MP1、场效应管MP2、场效应管MP3、场效应管MP4、场效应管MN1、场效应管MN4、电阻RM、电阻RN、电阻RP，所述运算放大器OP1的同相输入端接入信号Isense，所述运算放大器OP1的反相输入端接入信号VFB，所述场效应管MN1的栅极与所述运算放大器OP1的输出端、所述运算放大器OP2的同相输入端连接，所述运算放大器OP2的输出端连接至所述场效应管MP1的栅极、场效应管MP2的栅极，所述场效应管MP3的栅极、场效应管MP4的栅极连接至所述运算放大器OP3的输出端，所述运算放大器OP3的同相输入端与所述场效应管MN4的漏极连接，所述场效应管MN4的漏极接输出端A，所述场效应管MN4的源极接输出端B，所述运算放大器OP4的同相输入端与所述场效应管MN4的源极连接，所述运算放大器OP4的输出端与所述电阻RN、电阻RP连接，所述电阻RM与所述场效应管M...

【专利技术属性】
技术研发人员：张亮，
申请(专利权)人：深圳英集芯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44