數(shù)字電源控制器UCD3138的數(shù)字比較器與模數(shù)轉(zhuǎn)換器的應(yīng)用說明

1.5 數(shù)字比較器的實(shí)際應(yīng)用結(jié)果

實(shí)際應(yīng)用中需要注意EADC 的飽和問題。

上文1.2 節(jié)提到，EADC 的輸出有一定的范圍，當(dāng)輸入過大或過小時(shí)，EADC 的輸出會(huì)固定在其上限或下限，此時(shí)便是EADC 處于了飽和狀態(tài)。仍以上面提到的實(shí)驗(yàn)為背景進(jìn)行說明，其中AFE的增益設(shè)置為1。

當(dāng) Vd 電壓為554mV 時(shí)，絕對(duì)值量預(yù)計(jì)為355(因?yàn)?54/1.5625≈ 355)，EADC 的輸出預(yù)計(jì)為613(參考1.2 節(jié)最后的等式)。而實(shí)際讀取發(fā)現(xiàn)，絕對(duì)值量為588，EADC 的輸出為248，這與設(shè)想完全不同。分析原因可知，此時(shí)EADC 已經(jīng)處于了正向飽和，輸出的上限為248。

Figure 4. EADC 正向飽和

同樣地，當(dāng) Vd 電壓為1.64V 時(shí)，絕對(duì)值量預(yù)計(jì)為1050(因?yàn)?640/1.5625≈ 1050)，EADC 的輸出預(yù)計(jì)為-473(參考1.2 節(jié)最后的等式)。而實(shí)際讀取發(fā)現(xiàn)，絕對(duì)值量為911，EADC 的輸出為-256，這與設(shè)想也是完全不同。分析原因亦可知，此時(shí)EADC 已經(jīng)處于負(fù)向飽和，輸出的下限為-256。

Figure 5. EADC 負(fù)向飽和

綜合上面分析可知，在DAC 的值固定后，絕對(duì)值量存在一個(gè)范圍，該范圍與AFE 的增益有直接關(guān)系，如下表所示。

Table 1. 絕對(duì)值量范圍和AFE 增益的關(guān)系

可以觀察到，如果AFE 的增益設(shè)置為8，DAC 的值為747 時(shí)，絕對(duì)值的范圍是727~767。此時(shí)，如果計(jì)劃讓數(shù)字比較器在Vd 為1.33V 時(shí)觸發(fā)，則其參考值需要設(shè)置為850。然而，數(shù)字比較器的另一端(輸入為絕對(duì)值)最大僅為767，因此數(shù)字比較器將沒有機(jī)會(huì)被觸發(fā)。

實(shí)際應(yīng)用中，設(shè)置數(shù)字比較器的參考值時(shí)需要考慮AFE 的增益，以防止因EADC 提前飽和導(dǎo)致其輸出被鉗制而無法觸發(fā)數(shù)字比較器。

2、UCD3138 的內(nèi)部模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC15

UCD3138 芯片內(nèi)部共有16 個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其中ADC15 可以在芯片內(nèi)部連接到AFE 模塊的EAP或EAN 引腳。實(shí)際應(yīng)用中，ADC15 可以用來檢測(cè)系統(tǒng)的反饋電壓，在軟件中可以還原出實(shí)際的輸出電壓。

2.1 ADC15 的配置

UCD3138 芯片內(nèi)部的ADC15 可以連接到任意一個(gè)AFE 模塊的EAP 或EAN 引腳，完成模擬信號(hào)的數(shù)字化。在應(yīng)用時(shí)，與其它ADC 的配置方式非常相似，唯一的差別是需要配置ADC15 到指定的AFE。

下面三行代碼是完成ADC15 與AFE 的關(guān)聯(lián)。其中，AFE_MUX_CH_SEL 為1 是指ADC15 連接到AFE0;AFE_VIN_MUX 為0 是指ADC15 連接到EAP 引腳。

MiscAnalogRegs.AFECTRL.bit.AFE_MUX_SEL=3;

MiscAnalogRegs.AFECTRL.bit.AFE_VIN_MUX=0;

MiscAnalogRegs.AFECTRL.bit.AFE_MUX_CH_SEL=1;

綜合上述配置，ADC15 是連接到了AFE0 的EAP 引腳，即可以檢測(cè)圖1 中的Vd 電壓。

2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

如圖 4，當(dāng)Vd 為554mV 時(shí)，ADC15 的結(jié)果(adc_values.Vout)為902。二者近似符合下面的等式：

如圖5，當(dāng)Vd 為1.64V 時(shí)，ADC15 的結(jié)果(adc_values.Vout)為2681。二者近似符合下面的等式：

上述物理值與數(shù)字量之間的差別，主要是測(cè)量誤差導(dǎo)致。

3、UCD3138 的內(nèi)部模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC15

UCD3138 芯片內(nèi)部的數(shù)字比較器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC15 都可以用來處理與輸出電壓相關(guān)的工作。

其中，數(shù)字比較器配置之后可以實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出電壓過壓或欠壓等的快速響應(yīng)與保護(hù);ADC15 配置之后可以精確的采集輸出電壓信息，然后借助軟件設(shè)計(jì)同樣可以實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出電壓的故障保護(hù)。

4、參考文獻(xiàn)

1. UCD3138 datasheet, Texas Instruments Inc.

2. UCD31xx Fusion Digital Power Peripherals Programmer’s Manual, Texas Instruments Inc.

3. UCD31xx Miscellaneous Analog Control _MAC_, Texas Instruments Inc.