數字電源控制器UCD3138的數字比較器與模數轉換器的應用說(shuō)明
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1.5 數字比較器的實(shí)際應用結果
實(shí)際應用中需要注意EADC 的飽和問(wèn)題。
上文1.2 節提到，EADC 的輸出有一定的范圍，當輸入過(guò)大或過(guò)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)驗為背景進(jìn)行說(shuō)明，其中AFE的增益設置為1。
當 Vd 電壓為554mV 時(shí)，絕對值量預計為355(因為554/1.5625≈ 355)，EADC 的輸出預計為613(參考1.2 節最后的等式)。而實(shí)際讀取發(fā)現，絕對值量為588，EADC 的輸出為248，這與設想完全不同。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 Vd 電壓為1.64V 時(shí)，絕對值量預計為1050(因為1640/1.5625≈ 1050)，EADC 的輸出預計為-473(參考1.2 節最后的等式)。而實(shí)際讀取發(fā)現，絕對值量為911，EADC 的輸出為-256，這與設想也是完全不同。分析原因亦可知，此時(shí)EADC 已經(jīng)處于負向飽和，輸出的下限為-256。
Figure 5. EADC 負向飽和
綜合上面分析可知，在DAC 的值固定后，絕對值量存在一個(gè)范圍，該范圍與AFE 的增益有直接關(guān)系，如下表所示。
Table 1. 絕對值量范圍和AFE 增益的關(guān)系
可以觀(guān)察到，如果AFE 的增益設置為8，DAC 的值為747 時(shí)，絕對值的范圍是727~767。此時(shí)，如果計劃讓數字比較器在Vd 為1.33V 時(shí)觸發(fā)，則其參考值需要設置為850。然而，數字比較器的另一端(輸入為絕對值)最大僅為767，因此數字比較器將沒(méi)有機會(huì )被觸發(fā)。
實(shí)際應用中，設置數字比較器的參考值時(shí)需要考慮AFE 的增益，以防止因EADC 提前飽和導致其輸出被鉗制而無(wú)法觸發(fā)數字比較器。
2、UCD3138 的內部模數轉換器ADC15
UCD3138 芯片內部共有16 個(gè)模數轉換器，其中ADC15 可以在芯片內部連接到AFE 模塊的EAP或EAN 引腳。實(shí)際應用中，ADC15 可以用來(lái)檢測系統的反饋電壓，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，完成模擬信號的數字化。在應用時(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，即可以檢測圖1 中的Vd 電壓。
2.2 實(shí)驗結果
如圖 4，當Vd 為554mV 時(shí)，ADC15 的結果(adc_values.Vout)為902。二者近似符合下面的等式：
如圖5，當Vd 為1.64V 時(shí)，ADC15 的結果(adc_values.Vout)為2681。二者近似符合下面的等式：
上述物理值與數字量之間的差別，主要是測量誤差導致。
3、UCD3138 的內部模數轉換器ADC15
UCD3138 芯片內部的數字比較器和模數轉換器ADC15 都可以用來(lái)處理與輸出電壓相關(guān)的工作。
其中，數字比較器配置之后可以實(shí)現對輸出電壓過(guò)壓或欠壓等的快速響應與保護;ADC15 配置之后可以精確的采集輸出電壓信息，然后借助軟件設計同樣可以實(shí)現對輸出電壓的故障保護。
4、參考文獻
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.
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