數字控制DC／DC變換器中ADC的設計

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(xiàn)ADC，并對其建模。該ADC結構簡(jiǎn)單、控制信號在內部產(chǎn)生、轉換速率快、功耗低，可應用在高頻數字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，該ADC輸出沒(méi)有明顯偏移，線(xiàn)性度良好。
關(guān)鍵詞：DC／DC；延遲線(xiàn)ADC；DPWM

DC／DC變換器有兩種控制方式：模擬控制方式和數字控制方式。傳統的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。而數字控制的DC／DC變換器對工藝參數和環(huán)境不敏感、控制算法可通過(guò)編程實(shí)現、易于集成，且能大大縮短產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期。正是由于數字控制方式的這些優(yōu)點(diǎn)，數字DC／DC變換器得到人們的廣泛關(guān)注。

1 DC／DC變換器結構
數字控制器主要由模數轉換器(ADC)、數字補償器(Digital Compensator)和數字脈沖寬度調制器(DPWM)組成。一種常用的數字控制器如圖1所示。主電路輸出電壓與基準電壓經(jīng)ADC進(jìn)行比較并轉換為相應的數字誤差信號，數字補償器則根據誤差進(jìn)行補償得到給定數字信號。經(jīng)DPWM轉換成時(shí)間信號，控制主電路開(kāi)關(guān)通斷。

2 延遲線(xiàn)ADC
標準CMOS工藝下一個(gè)邏輯門(mén)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，Vth是MOS器件的閾值電壓。當VDD大于Vth時(shí)，td可看作與VDD成反比。
延遲線(xiàn)ADC由延遲鏈、寄存器組和譯碼電路組成，結構如圖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構如圖3所示。它由一個(gè)反相器與一個(gè)或非門(mén)級聯(lián)得到。每個(gè)延遲單元都有一個(gè)輸入端，一個(gè)復位端和一個(gè)輸出端。