以數字方式管理電源的簡(jiǎn)便方法
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技術(shù)方案與實(shí)用技巧
LTC2970是一個(gè)雙通道電源監視器和控制器。通過(guò)將幾項重要功能納入到單個(gè)易于使用的芯片中，該器件簡(jiǎn)化了電源數字化管理的設計。LTC2970突出顯示了以下特點(diǎn)：
●14位、差分輸入、ΔΣ ADC，使用片上基準時(shí)，在整個(gè)工業(yè)溫度范圍內的總未調整誤差（TUE）最大值為0.5%。
●7通道ADC多路復用器，具有4個(gè)外部差分輸入、一個(gè)12V輸入、一個(gè)5VVDD輸入和一個(gè)用于片上溫度傳感器的輸入。
●兩個(gè)具有電壓緩沖輸出的連續時(shí)間、8位電流輸出DAC，電壓緩沖器輸出可以置為低泄漏、高阻抗狀態(tài)。
●內置閉環(huán)伺服算法，將DC/DC轉換器的負載點(diǎn)電壓調整到所希望的值。用戶(hù)可用兩個(gè)外部電阻調整電壓伺服環(huán)路的范圍和分辨率。
●大量的、用戶(hù)可配置的過(guò)壓和欠壓故障監視方法。
●一個(gè)I2C和SMBus兼容的兩線(xiàn)串行總線(xiàn)接口，兩個(gè)GPIO引腳和一個(gè)ALERT引腳。
●一個(gè)片上5V線(xiàn)性穩壓器，允許LTC2970用8V至15V的外部電源工作。
●這個(gè)系列的另一個(gè)器件LTC2970-1增加了跟蹤算法，允許兩個(gè)或更多電源以控制方式斜坡上升或下降。
裕度控制和監視應用
圖1顯示的是用外部反饋電阻對DC/DC轉換器進(jìn)行監視和裕度控制的典型應用電路。
在輸入VIN0_B監視檢測電阻R50上電壓的同時(shí)，LTC2970的VIN0_A差分輸入直接檢測負載點(diǎn)上的電壓。通過(guò)用線(xiàn)性搜索算法比較數字化負載點(diǎn)電壓和目標電壓，DC/DC轉換器的輸出電壓裕度可以精確地控制到由用戶(hù)編程設置的值上。隨后，可按照需要對由IDAC0提供的電流進(jìn)行每伺服迭代1LSB的調節。這個(gè)電流在電阻R40上衍生出一個(gè)以負載點(diǎn)地為基準的校正電壓，這個(gè)電壓被緩沖到VOUT0引腳。VOUT0引腳和轉換器反饋節點(diǎn)之間產(chǎn)生的壓差乘以系數R20/R30后，加到DC/DC轉換器的標稱(chēng)輸出電壓上，這樣伺服環(huán)路就閉合了。電壓裕度控制被禁止時(shí)，通過(guò)將VOUT0引腳設置為高阻抗狀態(tài)，可以將轉換器的反饋節點(diǎn)與LTC2970隔離。
圖2顯示的是將LTC2970應用到一個(gè)具有TRIM引腳的DC/DC轉換器上。如圖1所示，需要兩個(gè)外部電阻：VOUT0通過(guò)電阻R30連結到TRIM引腳，而IOUT0由R40終接到DC/DC轉換器的負載點(diǎn)地。加電后，VOUT0引腳進(jìn)入缺省設置的高阻抗狀態(tài)，允許DC/DC轉換器加電至其標稱(chēng)輸出電壓。加電后，LTC2970的軟連接功能可用來(lái)在啟動(dòng)VOUT0之前自動(dòng)找出最接近TRIM引腳開(kāi)路電壓的IDAC代碼。
在需要排序的應用中，可通過(guò)將GPIO_CFG引腳置為高電平而將LTC2970配置成在加電時(shí)推遲DC/DC轉換器的啟動(dòng)。這導致GPIO_0引腳自動(dòng)拉低DC/DC轉換器的RUN引腳，這種低電平狀態(tài)一直保持到SMBus兼容I2C接口釋放RUN引腳為止。
LTC2970的絕對準確度如圖3所示。LTC2970配置成：如果LTC3728 DC/DC轉換器的電壓偏離超過(guò)1%，LTC2970就跟隨該轉換器的輸出之一直到1V。在LTC2970和DC/DC轉換器一起從-50℃加熱到 100℃時(shí)，LTC2970能夠非常容易地保持輸出電壓在1V的1mV之內。當LTC2970與LTC3728隔離時(shí)，在同樣的溫度范圍內， LTC2970的輸出電壓漂移在1.002V至1.0055V之間。
特點(diǎn)
LTC2970的一些特點(diǎn)很有益處，從而使它有別于同類(lèi)解決方案。
增量累加ADC
LTC2970的ADC是一個(gè)后接sinc2數字濾波器的二階增量累加（ΔΣ）調制器，該濾波器以30Hz的轉換率將調制器的串行數據轉換成一個(gè)14位字。采用片上基準時(shí)，該ADC的TUE低于0.5%。
與傳統ADC相比，ΔΣ ADC的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是片上數字濾波，再加上大的過(guò)采樣率（OSR = 512），使LTC2970對電源電壓采樣時(shí)對噪聲影響不敏感。除了調制器采樣頻率（fs = 30.72kHz）的整數倍頻率之外，LTC2970的sinc2數字濾波器均提供了高抑制。在A(yíng)DC的輸入端加上簡(jiǎn)單的RC低通濾波器，可以衰減可能引起DC混疊的紋波分量。
ADC的差分輸入可以監視負載點(diǎn)上的電源電壓并檢測電阻電壓。差模和共模輸入范圍為-0.3V～6V。該ADC具有500mV/LSB的分辨率，可以在檢測電阻阻值僅為幾毫歐而檢測電阻上的負載電流變化范圍又很寬的情況下分辨電壓。就沒(méi)有檢測電阻的開(kāi)關(guān)電源應用而言，可用圖4所示的應用電路通過(guò)電感器的 DC電阻測量負載電流。
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