巧用MCU內部振蕩器，為電源增加智能控制

　　傳統上，開(kāi)關(guān)電源（SMPS）是用一個(gè)基本的模擬控制環(huán)路來(lái)實(shí)現的，但數字信號控制器（DSC）技術(shù)的最新發(fā)展使得采用全數字控制機制的設計變得非常實(shí)用和經(jīng)濟，但是，預計全數字控制技術(shù)將最初應用在高端產(chǎn)品中，因為在高端產(chǎn)品中，該技術(shù)得好處非常明顯和直接。

　　然而，許多模擬電源應用也能從即使最小、最便宜的微控制器（MCU）所提供的可配置能力和智能中獲得很多好處，實(shí)際上，在電源中最少可能有4個(gè)獨立的數字控制階段，它們是開(kāi)/關(guān)控制，比例控制配置、控制數字反饋或全數字控制，其中開(kāi)關(guān)控制階段具有一些令人矚目的優(yōu)勢。

　　通過(guò)使傳統開(kāi)關(guān)電源MOSFET驅動(dòng)器輸出無(wú)效的開(kāi)關(guān)輸入翻轉，脈寬調制（PWM）技術(shù)可被用來(lái)控制電源的工作時(shí)間，即緩慢地從0%到100%增加電源的工作時(shí)間（圖1），該方法允許靈活的“軟啟動(dòng)”，以避免開(kāi)關(guān)電源啟動(dòng)時(shí)通常出現的浪涌電流。

圖1：在模擬開(kāi)關(guān)電源（a）中增加一個(gè)很小的廉價(jià)微控制器，便能使之具有PWM功能以執行“軟啟動(dòng)”。

　　即使最小的MCU也具有最少4個(gè)通用I/O端口以及比應用需求大得多的計算能力，因此可將該概念直接擴展至2個(gè)或更多輸出，這種機制支持同時(shí)控制多個(gè)開(kāi)關(guān)穩壓器，從而使輸出序列非常精確，另外，如果MCU帶有片上比較器和電壓基準，那么它們就能有效地實(shí)現欠壓鎖閉或執行跟蹤，以確保兩個(gè)輸出以相同的斜率上升。

　　另一個(gè)為電源增加智能的相對簡(jiǎn)單的方法是利用MCU的內部振蕩器（4MHz）。該振蕩器可被用作開(kāi)關(guān)穩壓器的PWM生成器的時(shí)鐘源，例如Microchip公司的高速PWM控制器MCP1630（圖2）。

圖2：設計工程師可以利用MCU時(shí)鐘輸出作為升壓電路的輸入源。

　　在這里例子中，MCU的時(shí)鐘輸出（通常除以4得到1MHz的參考時(shí)鐘）接至PWM生成器的振蕩輸入，如果MCU帶有片上PWM端口，它便能用作開(kāi)關(guān)穩壓器PWM的輸入源，從而更好地控制占空比和頻率。

　　MCU的內部振蕩器通常是由溫度補償的RC電路，且一般在出廠(chǎng)時(shí)進(jìn)行了初始默認校準，但設計工程師可利用MCU振蕩器的校準寄存器（OSCAL），通過(guò)軟件隨時(shí)調節振蕩器頻率，該功能有助于滿(mǎn)足FCC和其他管理機構強制規定的輻射要求。

　　利用簡(jiǎn)單的偽隨機序列改變OSCAL設置，電源頻率能在約600MHz到1.2MHz的范圍內變化，若采用線(xiàn)性反饋移位寄存器，只需幾行代碼就能很容易地實(shí)現隨機數生成器。這種廣為人知的技術(shù)只需對8位MCU進(jìn)行很少的編程工作，通過(guò)這種方式對內部振蕩器進(jìn)行失諧處理，電源的能量能在一個(gè)很寬范圍內展開(kāi)，從而將單一頻率的發(fā)射能量降低20dB。