[发明专利]一种用于开关式稳压集成电路内部频率补偿的电容倍增器

说明书

技术领域：

集成电路（IC）开关式稳压器因为其高性能、多功能性和经济性而应用广泛。图1展示了稳压器的一个应用，该应用可以产生12伏的输出，电流可以达到800毫安。该电路可以维持12伏的输出，而不受负载和输入电压波动的影响。端子11（引脚5）上加+5伏的电压，端子12（引脚3）接地。一个电容值相当低（0.1微法）的电容13接在输入电源线上，以此来对输入进行去耦。一个典型值为100微亨的电感耦合在IC引脚5和4之间。一个肖特基功率二极管15耦合在电感14和输出端16间，输出端16处具有输出电压。一个电容值较大（几百微法）的滤波电容19耦合在输出端16和接地端之间。电阻17和18作为一个分压器在端子16处对稳压输出进行分压，以此来产生一个反馈，加在IC引脚2上。电阻21和电容20耦合在IC引脚1和接地端之间，为稳压器提供频率补偿。

背景技术：

在工作时，稳压器包括一个开关，该开关使得引脚4周期接地。当该开关闭合时，流过电感14的电流就会逐步增加。当开关打开时，电流就会下降至零，电感就会产生一个一定极性的感应回冲，增加端子11处的电势。感应回冲通过整流器15给电容19充电，使得其电势高于端子5。电容19上的升压是引脚4处平均电压的函数。因此，电容19上所充的电就是稳压器工作周期的函数。当电容19上的电压超过某一值，即在引脚2处产生1.3伏的电压，稳压器的开关脉冲宽度就会减小。当电阻18为2千欧、电阻17为17.4千欧时，端子16处就会保持12伏的输出。因此，引脚2处的反馈就会控制开关脉冲宽度，并调整输出电压，并且不受输入电压或是连接在稳压器上负载波动的影响。

电容20相对于IC元件是相当大的。其典型值是纳法级的，于是它必须做到芯片外。所以我们就希望将稳压回路补偿元件完全整合到IC芯片中。

发明内容：

本发明的一个目的是将开关式稳压器IC的频率补偿元件整合到芯片内；

本发明的另一个目的是在IC中产生一个虚拟的补偿电容，在该IC中，电容倍增器产生一个较大的有效电容，该电容可以作为开关式稳压器的频率补偿元件；

本发明的进一步目的是采用一个依靠电容倍增来工作的放大器（运放），其具有较小的内部补偿电容，同时还将放大器作为一个单位增益电压跟随器，其同相和反相输入端间的阻值较低，等效输入电容是运放内部较小补偿电容的倍数。

本发明的技术解决方案：

这些以及其他目的通过以下方法达到。开关稳压器工作在相当高的开关频率下，构成了一个需要很大补偿电容的误差放大器。一个具有较小内部补偿电容的运算放大器，其输出端耦合在其反相输入端上，并且包含一个连接在其输入端上的第一电阻。一个第二电阻将电容倍增运算放大器的同相输入端耦合在稳压器误差放大器输出端，以此来增加一个R和等效C的频率补偿。电容倍增运算放大器的同相输入端表现为一个与第一电阻阻值和运算放大器单位增益频率乘积成反比的等效电容。这会产生一个足够大的电容来作为芯片上的元件，第二电阻会提供一个串联电阻回路补偿元件。等效电容和第二电阻串联表示为整个开关稳压器的频率补偿元件，该开关稳压器位于跨导型误差放大器输出端处的。

对比专利文献：CN202221961U电能倍增装置201120245494.1

附图说明：

图1为一个众所周知的升压式开关稳压器的系统框图；

图2为本发明电路的等效电路表示；

图3的框图展示了本发明的电路是如何与开关稳压放大器联系在一起的；

图4为本发明电路的原理图。

具体实施方式：

图2举例说明了本发明的基本电路。运算放大器22的输出端耦合在其反相输入端上，电阻23接在同相和反相输入端间。当该电路由端子24处的信号驱动，该信号的工作频率为每十个开环增益斜升-20db，运算放大器在其同相输入端就有一个等效电容20'。电容20'用虚线表示，因为它是等效电容，而不是实际电容。电容20′的值为：