一種DC/DC變換器中差分延遲線ADC的實(shí)現(xiàn)

摘要：文中介紹了一種無(wú)需外部時(shí)鐘、可抵消部分工藝偏差的差分延遲線ADC，并對(duì)其建模。該ADC結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制信號(hào)在內(nèi)部產(chǎn)生、轉(zhuǎn)換速率快、功耗低，可應(yīng)用在高頻數(shù)字DC/DC控制芯片中。在0.13μmCMOS工藝下仿真表明，在采樣電壓0.7～1.5V范圍內(nèi)，該ADC輸出沒(méi)有明顯偏移，線性度良好。

　　關(guān)鍵詞：DC/DC;延遲線ADC;DPWM

　　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。

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