數(shù)字控制DC／DC變換器中ADC的設(shè)計(jì)

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

DC／DC變換器有兩種控制方式：模擬控制方式和數(shù)字控制方式。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。正是由于數(shù)字控制方式的這些優(yōu)點(diǎn)，數(shù)字DC／DC變換器得到人們的廣泛關(guān)注。

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。