基于MASH結(jié)構(gòu)的多級電源調(diào)制器設(shè)計(jì)

　　因此一個累加器即可實(shí)現(xiàn)一階Sigma-Delta調(diào)制器結(jié)構(gòu)，加法器的進(jìn)位輸出即為1bit量化輸出，而加法器的和是量化誤差的相反數(shù)。

　　前文所描述的MASH1和MASH2相結(jié)合的控制電路如圖7所示。 為2bit整數(shù)部分，用以選擇MASH1或MASH2的譯碼輸出。 為8bit小數(shù)部分，范圍在0～1之間，作為MASH調(diào)制器的輸入。該電路在Xilinx的Spartan 3E平臺上實(shí)現(xiàn)。

　　開關(guān)電源陣列設(shè)計(jì)

　　開關(guān)電源陣列主要采用MOSFET實(shí)現(xiàn)，如圖8所示。

　　高速數(shù)字隔離器ISO722將FPGA產(chǎn)生的四個開關(guān)控制信號與右側(cè)的開關(guān)電源隔離。MOSFET驅(qū)動選擇MC33152，驅(qū)動電壓選為15V，MOSFET為普通的IRF540，肖特基二極管IN5822用以防止當(dāng)高電壓MOSFET導(dǎo)通時(shí)，電流倒流進(jìn)低電壓的MOSFET管中。這四組電源輸入選為8V、6V、4V、2V。

　　開關(guān)電源陣列后接一個4階LC濾波器用以濾波開關(guān)噪聲，如圖9所示，其中以5Ω電阻負(fù)載來替代功放。該濾波器的幅頻響應(yīng)如圖10所示。

　　測試結(jié)果

　　使用上述調(diào)制器生成如圖11(a)所示的一個頻率101kHz，幅值為1V～6.5V的正弦波(在負(fù)載電阻上測得)，可以看出其中間值處的紋波小于波峰和波谷處的紋波，這是因?yàn)镸ASH2的噪聲遠(yuǎn)比MASH1的噪聲小，這是本設(shè)計(jì)中采用MASH2和MASH1相結(jié)合的一個重要原因。圖11(b)是FPGA產(chǎn)生的四個MOSFET的控制信號，高電平打開，低電平關(guān)斷，在任一時(shí)刻有且只有一個MOSFET是打開的。

　　為了計(jì)算電源調(diào)制器的效率，使用該調(diào)制器在不同的開關(guān)頻率下生成若干個直流電壓加到5Ω電阻負(fù)載上，并記錄下此時(shí)各組電源的輸出電流，計(jì)算并繪制得到效率曲線如圖12。

　　由測試結(jié)果可知，該電源調(diào)制器能獲得高于87%的調(diào)制效率，開關(guān)頻率越高，電源調(diào)制器的輸出紋波越小，但其效率越低，因?yàn)榇藭r(shí)MOSFET的開關(guān)功耗增大。

　　結(jié)語

　　本文設(shè)計(jì)了一種由MASH1和MASH2結(jié)合控制的多級電源調(diào)制器，實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果表明，該調(diào)制器具有超過100kHz的跟蹤帶寬，調(diào)制效率高于89%，能夠很好地應(yīng)用于包絡(luò)跟蹤射頻功率放大器中。