電源管理的模擬和數(shù)字方法(06-100)

　　電源繼續(xù)處于一個(gè)艱難的環(huán)境下，對(duì)半導(dǎo)體器件有很大的壓力。開關(guān)穩(wěn)壓器中的電感器或電機(jī)中的線圈，以大于VCC電源和低于它的電壓尖峰信號(hào)周期性地使電子電路激化。這樣的過壓和欠壓偏移勢(shì)必會(huì)喚醒半導(dǎo)體器件中的寄生晶體管，這會(huì)對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生有害的影響。如何使這些有害影響不連接到外部世界，這不是數(shù)字電子的范圍。這是一個(gè)相當(dāng)難解決的問題，甚至對(duì)于最有經(jīng)驗(yàn)的模擬設(shè)計(jì)人員也成為一個(gè)重要的難題。事實(shí)上，寄生參量問題使電源/模擬設(shè)計(jì)變成為一種藝術(shù)，而不是科學(xué)。現(xiàn)在沒有SPICE仿真器能模擬寄生晶體管的三維效應(yīng)，而只要這樣情況繼續(xù)存在，模擬將繼續(xù)是少數(shù)熟練設(shè)計(jì)人員手中的“黑魔術(shù)”。

　　模擬和數(shù)字結(jié)構(gòu)

　　圖2示出電壓穩(wěn)壓器的典型模擬控制實(shí)現(xiàn)框圖，是圍繞調(diào)制器構(gòu)建脈寬調(diào)制(PWM)開關(guān)穩(wěn)壓器。模擬調(diào)制器由一個(gè)比較器構(gòu)成(調(diào)制波形示于圖3)，比較器的輸入是周期為T的周期性逐段線性(三角或鋸齒)調(diào)制波形VST，另一個(gè)輸入為誤差信號(hào)Vε。如準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)誤差信號(hào)Vε處在調(diào)制波形的最小和最大之間，則這兩個(gè)波形的交叉點(diǎn)決定‘on’脈沖的周期Ton。因此，比較器輸出產(chǎn)生一個(gè)方波Vsw，其平均值與DC輸出電壓Vo相同。在此方法中，PID(比例-積分-微分)單元可以用一個(gè)運(yùn)放和外部無源元件(補(bǔ)償電阻器Rc和電容器Cc)實(shí)現(xiàn)，或用集成有Rc、C2補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的單片實(shí)現(xiàn)。