数字电源控制器与芯片应用研究

除了输出电压，知道其它模拟参数也很重要，例如输出电流和电源的温度。当然使用多个分开的模数转换器能够测量各个参数，但是一般使用一个前置多路复用器的模数转换器将会更经济。复用器会在各个测得的模拟参数之间切换并将其按序(并-串)输入模数转换器。

由于多路复用器和模数转换器的采样速率是固定的，模数转换器为每一个参数输出一系列数字，每一系列数字是由一个已知的周期分开。这些数值提供给一个微处理器，为系统提供了工作流程。板子上的程序存储器存储了微处理器的控制运算法，用于执行一系列基于模数转换器输出值的计算。这些计算的结果是一些参数，例如误差信号，驱动极所需的脉宽，针对各种驱动输出优化的延迟值，以及环路补偿参数。模拟系统中外部环路补偿元件就不再需要了。生产过程中，参数的比较参考值，例如输出电压、输出电流、温度限定值存储在非易失性存储器里，或者在系统启动时可以下载到数据存储器中。 *模拟控制和数字控制的比较．

和模拟控制相比，数字控制在适应输入和负载条件变化方面更加灵活。通常，模拟的方法是为一个给定的控制参数配置一个折衷的设置，然而数字控制系统能够在转换器工作环境作用下改变控制参数。例如，在同步的负载点(POL)降压型的稳压器里，死区时间保证了上端和下端的场效应晶体管永远不会同时工作。模拟控制系统为最恶劣的工作条件，采用了固定的定时网络去设置死区时间。但是对于典型的工作环境下，这个死区时间比需要的时间长，从而降低了转换器的效率。通过对比，一个数字控制环可以根据工作环境动态的变化死区时间，优化了POL整流器的效率。

4、新型数字电源与芯片特征及应用

4.1 UCD7K数字电源驱动器.UCD7K驱动器不仅作为数宇控制器与电源极(poweFstage)间的接口，还提供电源保护以及用于数字控制器的偏压。UCD7K为新一代的数字电源设备驱动器，已经集成了以全时模式保护功率级的安全电路。另外，这些专用驱动器还集成了许多特殊的功能，如线性调节器及运算放大器等，以便为数字控制器供电，并帮助进行信号调节。

图5所示为UCD7K驱动器与数字电源控制器与功率级相接示意图，并实现保护与偏置电源管理示意图。

图5右兰色框图为UCD7K组成框图，它由3.3V线性调节器与驱动器及模拟脉冲限流军等3部分合成．而图5左灰色框图为数字电源控制器组成框图。UCD7K系列器件中还包了含精度为1％、电压为3.3V、电流为10mA的线性稳压器，该稳压器在作为参考电压的同时又为数字控制器供电。

UCD7K驱动器主要特征为；高电流栅极驱动器，可编程旗模拟脉冲限流及板上3.3V10mA线性稳压器。其优点为：能与功率级相接；具有故障保护及灵活的过载保护；能为数字控制器提供电源。

UCD7K驱动器功能分析。

集成的超快速电流限制功能

UCD7KMOSFET驱动器接收到来自数字控制器的逻辑电平输入信号，然后将其转换为土4A的高电流MOSFET栅极驱动信号，并连接至功率级。该驱动器提供了具有可编程阈值及数字输出电流限制标记的周期性电流限制功能，主机控制器通过监测电流标记可以选择合适的算法，并得出所需的限流配置参数(Profile)。当出现数字系统不能及时针对故障作出响应的情况时(极少发生)，该项快速(25ns)周期性电流限制保护功能就会关闭功率级。

本地过电流保护功能的主要优点是，当数字控制器中的软件代码损坏或终止运行时，UCD7K器件能对功率级提供保护。如果控制器PWM输出保持高电流，本地电流检测电路将在出现过电流情况时关闭驱动器输出。系统很可能进入重试模式，因为大多数DSP及微控制器均配备有板上看门狗和掉电复位等监控外设，可以在运行不正常时重新启动器件。但是这些外设的反应速度通常较慢，无法保护功率级不受损坏。UCD7K的电流限制比较器为功率级提供了所需的快速保护功能。

通过在电流限制(1LIM)引脚施加所需的阈值电压，可在0.25V～1.0V的范围内随意设置电流限制阈值。可以使用电阻分压器或者数字控制器加数模转换器来施加该电压。在任何情况下，最大阈值电压已在内部限定为1.0V，而外部电压设定超过1.0V时无效，这就为D／A转换器损坏时提供了另一种保护功能。

UCD7K的TrueDrive输出架构．

TrueDrive输出架构对于快速开关速度，UCD7K驱动器的输出使用TrueDrive输出架构，在开关交换的"米勒"平坦区期间，这个架构向MOSFET的栅极输入土4A的额定电流。TrueDrive包含由双极性管和MOSFET管并联组成的上拉／下拉电路。

4.32数宇控制同步压降。±4A驱动器特征

以UCD7230为例。UCD7230隶属于UCD7K系列数字控制兼容驱动器，可用于采用了数字控制技