基于PIC16F753的纯模拟控制升压降压转换器设计

在短路发生时切断负荷。

就基于比较器的短路保护应用而言，必须在整个工作电压范围内都确保有稳定的参考电压。由于输出电流分流电压通常都太小而无法直接与1.2V FVR一起使用，因此我们需要将其经由外部发送，先通过FVR缓冲器，然后通过电阻分压器，以获取比较器所需的基准电压。由于FVR缓冲器采取了这一应用方式，则运算放大器输出必须与斜率补偿模块一起直接使用，而不应使用额外的分压器。这样不仅不占用处理器时间，还应用了更多的引脚和外设。而就基于ADC的短路保护应用而言，电流监测电阻的电压和FVR值在固件中读取。需要读取FVR电压才能计算VDD值（在低于5V 的条件下），在这种情况下即为ADC参考电压。虽然这不需要使用额外的比较器、I/O引脚或外部电阻，但是它却需要一些程序空间和处理器时间。

我们必须对转换器针对特定负载进行补偿，同时也必须在所有工作条件下验证其稳定性。

与使用专门的PWM控制芯片相比，性能是相似的，但是PIC单片机的使用提升了灵活性。此外，模拟控制回路可以独立运行，所以单片机内核可完全自由地运行用户的算法、测量各项电源参数或发送相关的信息。

应用

应用模拟控制回路的电源可以足够快地响应动态负载和输入电压的变化。对于诸如LED或热电电池等电流控制的负载而言，电压反馈可由平均电流反馈来替代。该电源还可用于需要对电压和电流进行控制的各种应用，例如CC和CV电池充电器等。PIC16F753 DAC具有9位分辨率，在降压转换器应用中可通过1/2输出分压器转换为20 mV的最小电压歩阶，在升压转换器应用中可通过1/5输出分压器转换为50 mV的最小电压歩阶。

该应用需要一个运算放大器、一个比较器和一个DAC。DAC输出端可由内部连接至运算放大器，因此这就节省了一个引脚。CCP模块会针对COG生成一个具有固定频率、固定占空比的信号。根据限制OPA输出的用户选项，电阻分压器需经由外部连接至FVR缓冲器输入端。如果不使用电阻分压器，那么就不需要使用两个引脚，一个就足够了。在这种情况下，与斜率补偿模块输入引脚为同一引脚的运算放大器输出引脚，即被配置为模拟引脚，并且不应被用于其它用途。我们可以将仅用作输入功能的数字引脚当作一个按键来使用或者用于其它类似用途。在运行期间，编程数据I/O引脚和其它两个引脚处于空闲状态，可用于用户特定的用途。

升压转换器替代设计

我们还可以使用PIC12F1501来创建数字控制升压电源。它在轻负载、硬件过压保护 方面效率较高，并且只需使用少量的元件即可。所需的外设包括两个10位ADC通道、一个FVR、比较器、数控振荡器和互补波形发生器。上述外设通过固件进行内部连 接，从而将所需的外部引脚数降低到了三个。该应用的框图如图3所示。

图3：数字控制升压电源框图

我们应用比例控制回路来调节输出电压和电流。使用两个ADC通道来读取输出值， 并对控制信号作相应的调整。数控振荡器使用频率可变的固定导通时间脉冲来进行占空比脉冲频率调制。

结论

本文展示了如何使用Microchip单片机在创建降压和升压转换器的同时节省一部分处理能力以便执行其它任务。文中的三个应用实例均只需要很小的一套外设即可实现各自的目标。