傳統(tǒng)的DC/DC變換器一般采用模擬控制方式,它具有體積小,功耗低等優(yōu)點(diǎn),但易受噪聲影響。而數(shù)字控制的DC/DC變換器對(duì)工藝參數(shù)和環(huán)境不敏感、控制算法可通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)、易于集成,且能大大縮短產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期。
1 DC/DC變換器結(jié)構(gòu)
數(shù)字控制器主要由模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)、數(shù)字補(bǔ)償器(Digital Compensator)和數(shù)字脈沖寬度調(diào)制器(DPWM)組成。一種常用的數(shù)字控制器如圖1所示。主電路輸出電壓與基準(zhǔn)電壓經(jīng)ADC進(jìn)行比較并轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的數(shù)字誤差信號(hào),數(shù)字補(bǔ)償器則根據(jù)誤差進(jìn)行補(bǔ)償?shù)玫浇o定數(shù)字信號(hào)。經(jīng)DPWM轉(zhuǎn)換成時(shí)間信號(hào),控制主電路開(kāi)關(guān)通斷。
2 延遲線ADC
標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝下一個(gè)邏輯門(mén)延遲td與電源電壓VDD叻有這樣一個(gè)關(guān)系
其中,K是一個(gè)與器件和工藝有關(guān)的常數(shù),Vth是MOS器件的閾值電壓。當(dāng)VDD大于Vth時(shí),td可看作與VDD成反比。
延遲線ADC由延遲鏈、寄存器組和譯碼電路組成,結(jié)構(gòu)如圖2所示。一串延遲單元組成延遲鏈。一種可行的延遲單元的結(jié)構(gòu)如圖3所示。它由一個(gè)反相器與一個(gè)或非門(mén)級(jí)聯(lián)得到。每個(gè)延遲單元都有一個(gè)輸入端,一個(gè)復(fù)位端和一個(gè)輸出端。
給定一個(gè)開(kāi)始信號(hào)AD_Stan,經(jīng)一定時(shí)間間隔后產(chǎn)生一個(gè)采樣脈沖信號(hào)sample,作為D觸發(fā)器的控制信號(hào)。在采樣信號(hào)有效時(shí)對(duì)D觸發(fā)器的輸入信號(hào)進(jìn)行鎖存,將D觸發(fā)器的輸出信號(hào)送至譯碼電路得到最后的誤差信號(hào)。圖4是延遲線ADC的時(shí)序圖,假設(shè)圖2中n=8。在采樣信號(hào)有效時(shí),AD_Start信號(hào)正好傳到第5個(gè)延遲單元,于是q1~q5輸出為1,q6~q8輸出為0。采樣電壓越大,延遲時(shí)間td越小,信號(hào)傳播得越快,輸出的溫度計(jì)碼中的1的個(gè)數(shù)越多。譯碼電路再將溫度計(jì)碼轉(zhuǎn)換為所需要的二進(jìn)制碼。延遲線ADC即通過(guò)輸入電源對(duì)延遲鏈供電,根據(jù)延遲鏈延遲時(shí)間的大小來(lái)確定輸入的大小。