數(shù)字電源控制器與芯片應用研究

據(jù)此對電源供電定序器芯片作分析

以UCD9080為例，單個UCD9080電源供電定序器控可控制多達8組電壓軌(見圖所示的Rail0-7)及3個獨立數(shù)字I／O口的電源次序。該器件無需外置存儲器，采用單個3.3V電源支持運作。UCD9080采用20kHz的采樣率及3.5mV分辨率對所有的電壓軌進行監(jiān)控，擁有強大的可配置能力，可實現(xiàn)對電源軌通電(powerup)及斷電(powerdown)的定序。UCD9080還包括了其他選項，例如錯誤狀態(tài)下(如電源軌失效)的再定序(resequeRce)。電源軌再定序可基于定時事件(timedevent)或基于與定時事件相關聯(lián)的其他電源軌，以實現(xiàn)調(diào)節(jié)。并且，每條電源軌都可實現(xiàn)對毛刺脈沖(gtitch)、低壓及過壓限侵害的監(jiān)測。所監(jiān)測的每條電源軌還可通過配置窗口設定以實現(xiàn)對其他電源軌的關斷。圖3為電源供電定序器UCD9080功能引腳示意圖．

其主要特點．

單片設計，3.3V供電運行；額外的GPIOs，帶有設備復位控制、發(fā)光二極管控制等；有低壓及超壓監(jiān)控；可通過運用Interdependency，實現(xiàn)快速靈活的關閉功能；通過接口提供錯誤記錄和狀態(tài)監(jiān)控；有閃存中的非揮發(fā)性錯誤記錄存儲功能，可以用于關鍵供電失敗時的現(xiàn)場調(diào)試；可以配置的排序功能，過壓／低心壓閾值、關閉回應；操作簡單的Windows操作系統(tǒng)圖形用戶界面。

而UCD9080定序配置，應有以下內(nèi)容。靈活的定序選項包括，基于時間和其它電源軌實現(xiàn)穩(wěn)壓后定序(附加時間)及其它電源軌達到確定電壓值后定序；通電及斷電定序；可配置電壓軌從屬性(dependency)。

3、分析數(shù)字電源控制的實現(xiàn)技術

了解模擬控制回路。圖4(a)為脈寬調(diào)制芯片提供了典型的原邊模擬控制回路示意圖。

電源的輸出電壓由一個阻性分壓器件采樣后送入誤差放大器與直流標準電壓進行比較。誤差放大器的輸出是一個模擬信號，其幅度與電源輸出電壓所需要的校正大小成正比。這個信號反饋到脈寬調(diào)制芯片，產(chǎn)生一個相應脈寬的脈沖信號，用以控制功率半導體器件(一般為MOS管)的"導通時間"。因為MOS管的輸入門電容較大，驅(qū)動電路便能有效地開關它們。一般使用一個固定的阻容網(wǎng)絡來補償控制回路，以確保電源動態(tài)響應和穩(wěn)定度之間的合理平衡。

電源的另外兩個主要部分就是輸入輸出的濾波網(wǎng)絡。它們通常由電感、電容和電阻組成并提供多種功能。輸入濾波部分保護電源不受輸入電壓跳變的影響，在負載跳變時提供儲能，同時和外部濾波電路一起使電源滿足輸入傳導電磁兼容的要求。輸出濾波部分使輸出電壓更平滑以滿足紋波噪聲的指標，同時也幫助電源儲能以滿足負載的動態(tài)電流要求。重要的是，無論是模擬或數(shù)字控制架構，輸入和輸出濾波電路以及功率器件在本質(zhì)上會保留一致。

數(shù)字電源控制系統(tǒng)的實現(xiàn)。圖4(b)為數(shù)字電源控制系統(tǒng)的結構示意圖。

輸出電壓的遙測與模擬系統(tǒng)相似。但是數(shù)字控制系統(tǒng)中使用模數(shù)轉換器替代了模擬控制系統(tǒng)中的誤差放大器，將采樣得到的電壓信號轉換為一個二進制數(shù)。除了輸出電壓，知道其它模擬參數(shù)也很重要，例如輸出電流和電源的溫度。當然使用多個分開的模數(shù)轉換器能夠測量各個參數(shù)，但是一般使用一個前置多路復用器的模數(shù)轉換器將會更經(jīng)濟。復用器會在各個測得的模擬參數(shù)之間切換并將其按序(并-串)輸入模數(shù)轉換器。

由于多路復用器和模數(shù)轉換器的采樣速率是固定的，模數(shù)轉換器為每一個參數(shù)輸出一系列數(shù)字，每一系列數(shù)字是由一個已知的周期分開。這些數(shù)值提供給一個微處理器，為系統(tǒng)提供了工作流程。板子上的程序存儲器存儲了微處理器的控制運算法，用于執(zhí)行一系列基于模數(shù)轉換器輸出值的計算。這些計算的結果是一些參數(shù)，例如誤差信號，驅(qū)動極所需的脈寬，針對各種驅(qū)動輸出優(yōu)化的延遲值，以及環(huán)路補償參數(shù)。模擬系統(tǒng)中外部環(huán)路補償元件就不再需要了。生產(chǎn)過程中，參數(shù)的比較參考值，例如輸出電壓、輸出電流、溫度限定值存儲在非易失性存儲器里，或者在系統(tǒng)啟動時可以下載到數(shù)據(jù)存儲器中。 *模擬控制和數(shù)字控制的比較．