巧用MCU內部振蕩器，為電源增加智能控制

　　傳統(tǒng)上，開關電源（SMPS）是用一個基本的模擬控制環(huán)路來實現的，但數字信號控制器（DSC）技術的最新發(fā)展使得采用全數字控制機制的設計變得非常實用和經濟，但是，預計全數字控制技術將最初應用在高端產品中，因為在高端產品中，該技術得好處非常明顯和直接。

　　然而，許多模擬電源應用也能從即使最小、最便宜的微控制器（MCU）所提供的可配置能力和智能中獲得很多好處，實際上，在電源中最少可能有4個獨立的數字控制階段，它們是開/關控制，比例控制配置、控制數字反饋或全數字控制，其中開關控制階段具有一些令人矚目的優(yōu)勢。

　　通過使傳統(tǒng)開關電源MOSFET驅動器輸出無效的開關輸入翻轉，脈寬調制（PWM）技術可被用來控制電源的工作時間，即緩慢地從0%到100%增加電源的工作時間（圖1），該方法允許靈活的“軟啟動”，以避免開關電源啟動時通常出現的浪涌電流。

圖1：在模擬開關電源（a）中增加一個很小的廉價微控制器，便能使之具有PWM功能以執(zhí)行“軟啟動”。

　　即使最小的MCU也具有最少4個通用I/O端口以及比應用需求大得多的計算能力，因此可將該概念直接擴展至2個或更多輸出，這種機制支持同時控制多個開關穩(wěn)壓器，從而使輸出序列非常精確，另外，如果MCU帶有片上比較器和電壓基準，那么它們就能有效地實現欠壓鎖閉或執(zhí)行跟蹤，以確保兩個輸出以相同的斜率上升。

　　另一個為電源增加智能的相對簡單的方法是利用MCU的內部振蕩器（4MHz）。該振蕩器可被用作開關穩(wěn)壓器的PWM生成器的時鐘源，例如Microchip公司的高速PWM控制器MCP1630（圖2）。

圖2：設計工程師可以利用MCU時鐘輸出作為升壓電路的輸入源。

　　在這里例子中，MCU的時鐘輸出（通常除以4得到1MHz的參考時鐘）接至PWM生成器的振蕩輸入，如果MCU帶有片上PWM端口，它便能用作開關穩(wěn)壓器PWM的輸入源，從而更好地控制占空比和頻率。

　　MCU的內部振蕩器通常是由溫度補償的RC電路，且一般在出廠時進行了初始默認校準，但設計工程師可利用MCU振蕩器的校準寄存器（OSCAL），通過軟件隨時調節(jié)振蕩器頻率，該功能有助于滿足FCC和其他管理機構強制規(guī)定的輻射要求。

　　利用簡單的偽隨機序列改變OSCAL設置，電源頻率能在約600MHz到1.2MHz的范圍內變化，若采用線性反饋移位寄存器，只需幾行代碼就能很容易地實現隨機數生成器。這種廣為人知的技術只需對8位MCU進行很少的編程工作，通過這種方式對內部振蕩器進行失諧處理，電源的能量能在一個很寬范圍內展開，從而將單一頻率的發(fā)射能量降低20dB。