淺談數(shù)字電源中硬件比較器功能及重要特性 時(shí)間:2025-06-08 16:17:20 手機(jī)看文章掃描二維碼隨時(shí)隨地手機(jī)看文章 硬件比較器在數(shù)字電源應(yīng)用中具有非常重要的作用,本文梳理一下dsPIC33C中其基本功能及特性。首先,它是帶有斜率補(bǔ)償?shù)腄AC模塊的高速模擬比較器,當(dāng)用CPU 和 ADC捕捉一些信號(hào)很難滿足系統(tǒng)時(shí)效時(shí),可以將它用于監(jiān)控電源轉(zhuǎn)換應(yīng)用中的關(guān)鍵信號(hào)如電壓、電流和其他關(guān)鍵信號(hào)。每個(gè)高速模擬比較器模塊都是由高速比較器、脈沖密度調(diào)制 (PDM) DAC模塊和斜率補(bǔ)償單元組成。DAC/比較器模塊的實(shí)例數(shù)量取決于器件,請(qǐng)參閱特定于器件的數(shù)據(jù)表以了解可用性。比較器模塊可用于實(shí)現(xiàn) 峰值電流模式控制、臨界導(dǎo)通模式(變頻),和滯環(huán)控制的電源控制系統(tǒng)。有一點(diǎn)需要注意的是DACOUT1 這個(gè)引腳在任何情況下都只能輸出單個(gè)DAC ,如果使能了多個(gè) DACOEN 位,則DACOUT1引腳將是多個(gè)信號(hào)的組合。接下來(lái)我們看一下比較器的組成部分包括哪些?具有斜率補(bǔ)償 DAC 的高速模擬比較器由以下部分組成主要特征:? 軌到軌模擬比較器? 每個(gè)比較器最多有五個(gè)可選輸入源:最多四個(gè)外部輸入來(lái)自 PGA 模塊的多達(dá)三個(gè)內(nèi)部輸入? 可編程比較器滯環(huán)? 可編程輸出極性? 中斷產(chǎn)生能力每個(gè)比較器都有專用的脈沖密度調(diào)制 (PDM) 數(shù)模轉(zhuǎn)換器 (DAC) :- 具有12位分辨率多模多極 RC 輸出濾波器:-----注意這個(gè)濾波器屬于DAC模塊部分。-過(guò)渡模式:提供最快的響應(yīng)-快速模式:用于跟蹤 DAC 斜率- 穩(wěn)態(tài)模式:提供 12 位分辨率DAC專門支持以下模式:-斜坡生成-滯環(huán)控制 -三角波硬件比較器往往和高速PWM模塊結(jié)合使用,它對(duì)高速 PWM 模塊的功能支持包括:-PWM占空比控制-PWM周期控制-PWM故障檢測(cè)接下來(lái),我們簡(jiǎn)述一下各個(gè)組成部分的細(xì)節(jié)特性,具有斜率補(bǔ)償 DAC 模塊的高速模擬比較器由高速比較器、脈沖密度調(diào)制 (PDM) DAC 和斜率補(bǔ)償單元,這三個(gè)主要單元組成。如前所述,一個(gè)器件中通常具有該模塊的多個(gè)個(gè)體,具體參見(jiàn)器件數(shù)據(jù)手冊(cè)的可用模塊的數(shù)量。斜率補(bǔ)償單元提供用戶定義的斜率,可用于改變 DAC 輸出,此功能在峰值電流模式控制等應(yīng)用中非常有用,其中斜率需要補(bǔ)償以維持電源的穩(wěn)定性,用戶指定斜率補(bǔ)償?shù)姆较蚝妥兓俾剩⑶?DAC 的輸出被修改。DAC 由一個(gè) PDM 單元和一個(gè)后級(jí)的數(shù)控多級(jí)RC 組成。PDM 單元使用相位累加器電路,來(lái)生成脈沖輸出流,這脈沖流的密度與輸入數(shù)據(jù)值成正比,而這個(gè)密度是相對(duì)于累加器支持的最大位寬的。輸出脈沖密度代表所需的輸出電壓,脈沖流通過(guò) RC 濾波器進(jìn)行濾波,產(chǎn)生模擬電壓。DAC 的輸出連接到比較器的負(fù)輸入,正輸入可以使用多路復(fù)用器從輸入引腳或PGA輸出選擇。該比較器提供高速運(yùn)行,典型延遲為 15ns。比較器的輸出可以通過(guò)脈沖展寬器和數(shù)字濾波器塊進(jìn)行處理,這可以防止比較器對(duì)意外的快速瞬態(tài)信號(hào)的響應(yīng)。圖1顯示了具有斜率補(bǔ)償DAC模塊的高速模擬比較器的框圖, DAC 模塊可以在四種模式之一下運(yùn)行:斜率產(chǎn)生、三角波、滯環(huán)或作為普通 12 位 DAC。這些模式中的每一種都可以用于各種電源應(yīng)用,例如峰值電流模式控制、臨界導(dǎo)通模式控制和滯環(huán)控制模式。圖1 比較器內(nèi)部結(jié)構(gòu)從這個(gè)圖上可知,所有DAC都可以通過(guò)使能其輸出在DACOUT1上輸出,但是需要注意任何一個(gè)時(shí)刻只能輸出一個(gè)DAC信號(hào),這個(gè)信號(hào)可以用于調(diào)試觀察電路信號(hào)??驁D上除了展示了正和負(fù)輸入之外,還指出了比較器輸出極性修改,輸出濾波,輸出觸發(fā)中斷,及對(duì)PWM模塊的作用等,功能一目了然。除了原理框圖,比較器有一些典型參數(shù),在規(guī)格書的電氣信息部分也有說(shuō)明,如圖2所示,圖2 比較器的典型規(guī)格注意這里比較器的輸入時(shí)鐘頻率為400M-550MHz范圍,典型值500MHz,比較器具有一個(gè)最大offset電壓+-20mV,比較器的共模電壓范圍是0-AVDD電壓,大信號(hào)響應(yīng)時(shí)間為15ns典型值,滯環(huán)可以根據(jù)相應(yīng)寄存器設(shè)置,范圍在15-45mV.同時(shí),還有一點(diǎn)要注意,比較器參數(shù)是表示其設(shè)計(jì)指導(dǎo),但是并不會(huì)在生產(chǎn)中測(cè)試,可以確認(rèn)的是,在芯片供電電壓VDD在BOR電壓最小值,和VDD電壓最小值之間時(shí),它是可以工作的,但是性能會(huì)降低,通常工廠會(huì)測(cè)試其功能,但是不會(huì)進(jìn)行參數(shù)識(shí)別。同樣的,比較器攜帶的DAC模塊部分,也在規(guī)格書中有一些典型參數(shù)供參考,如圖3所示,圖3 DAC模塊典型參數(shù)這里我們注意一下DAC輸出電壓并不是從0-AVDD,而是比這個(gè)范圍要小一些,其調(diào)整時(shí)間也是一個(gè)值得注意的參數(shù),在上圖測(cè)試條件下,可知為600-2000nS之間的時(shí)間。其基本的分辨率為12bit,和ADC的分辨率一致。除了DAC模塊的參數(shù)特性,其DAC輸出特性規(guī)格書也給出了說(shuō)明,如下圖4,圖4 DAC輸出規(guī)格從上述說(shuō)明看,DAC的輸出驅(qū)動(dòng)能力非常小,只有3mA,所以在使用中需要注意DAC輸出時(shí)其負(fù)載有多大,且提供合適的輸出負(fù)載電阻(不可小于10kohm)和負(fù)載電容(不可大于30pF)。 欲知詳情,請(qǐng)下載word文檔 下載文檔