最新全能数控电源IC-ADP1043A(五)

摘要：随着数字技术的发展和成熟，电源产品更多地向数字化方向发展。采用数字技术可减小电源高频谐波干扰和非线性失真，同时便于CPU数字化控制。文中重点介绍了ADP1043A的功能、原理及具体应用细节。ADP1043A的创新架构能支持多种拓扑结构，其图形化的操作界面、丰富的监控和管理功能，非常方便技术人员操作，也改变了以往对数字电源的认识。
关键词：ADP1043A；EEPROM；OrFET控制；同步整流 (上接第8期)

3．13 恒流工作模式
ADP1043A可调成恒流模式工作，进入恒流模式工作，要在CS2精确OCP设置的10％电流一下，再次电流下部分工作正常，用输出电压作为反馈信号形成闭环工作。
当ADP1043A达到恒流模式阈值时，设置一个标志，CS2电流达到是用替代输出电压作为反馈信号达到闭环工作，输出电压线性下斜到60％的正常值，岁负载电阻减小而减小，以保证电流恒定。
当控制环达到VOUT的60％，部分增益用输出电压到闭环，但减小水平(正常值的60％)，如果负载电阻继续减小，电流可能再次上升，知道CS2
的OCP水平，但电压保持限制在60％的正常值，如图15所示。UVP或CS2的OCP标志可用于调节关断功能。

3．14 过压保护(OVP)
ADP1043A有两个OVP电路，如果输出电压在VS1，VS2，VS3端超出其预先调节的阈值，则OVP标志及设置，响应此标志可以调节，VS1有一个OVP电路，VS2和VS3可以均恒其他OVP电路，OVP电路可用不同OVP阈值调整，见寄存器0*32和0*33，设置OVP阈值计算下式给出：
VSx OVP=[(89+VS1_OVP_Setting)／128]×1．55V
例子，在VS1 OVP设置为10，则
VS1 OVP=[(89+10)／128]×1．55V=1．2V
3．15 欠压保护(UVP)
如果在VS1端检测的电压低于调定的UVP阈值，则UVP标志即设置出，例外包括在启动期间ACSNS没在限制之内，响应UVP的条件可以调节。
3．16 AC检测(ACSNS)
ACSNS电路执行多个监视功能，它间接由初级测输入电压状态决定，如在同步整流级处，监视开关波形一样，同步整流级接到这一端，也是通过一个外部电阻分压器网络。
ACSNS电路在ADP1043A内部有一个比较器，检测0．45V的信号，或大于每个开关周期，例如，如果开关频率设置在200kHz，开关周期即为5μs，比较器时间输出也设在5μs，一边匹配开关周期，如果比较器没有处罚(在5μs内)，则ACSNS标志设置出。
3．17 伏·秒平衡
工作在全桥拓扑时，主变压器中，有一个致力于保持伏·秒平衡电路。这意味着一个直流大容积是不必要的。电路监视流过全桥两个对半的直流电流，并储存此信息，它补偿PWM驱动信号，以确保相同的电流流过半桥路，需要通过CS1的输入几个开关周期，才能有效的工作，伏·秒平衡在80ns内调制于OUTB和OUTD端注意PWM驱动信号的补偿，仅在t4(OUTB)和t8(OUTD)处执行，因此，它需要用此端去调制PWM信号，以保证正常工作。
SR1，SR2的上升沿(t9和t11)也由设置的伏·秒电路调制来决定，SR1上升沿(t9)调制根据OUTB的下降沿(t4)，SR2上升沿(t11)的调制根据OUTD(t8)的下降沿调制。
还要注意ADP1043A假设CS1电流脉冲信号，在每个周期中第一次见到是相对OUTB，第二个电流脉冲是相对OUTD。如果第一个电流脉冲信号小于二个。OUTB增加而OUTD减小，如果第一个电流脉冲信号大于第二个，则OUTB则减小而OUTD则增加。[p]
3．18 负载线
ADP1043A能够选择介入数字负载到电源中，这个选择可由负载线阻抗寄存器调节(0*36)，这个特点可用于先进的电流均衡技术。用这项故障功能，负载线可被禁止，负载线数字式插入，它的斜率可以调节，它用从CS2电流读出取样，并可调节响应的输出电压，可选择51．5mΩ的负载线，如图16所示的负载线的应用结果，评估板用10mΩ的检测电阻。

4 电源的校准和调节
ADP1043A允许完整地进入电源校准和数字式调节，它能校准各项诸如输出电压，用加入检测电阻来调节偏差，如同自己内部电路一样，该部分在工厂中调节，但可以在用户处再次用外部元件调节。
ADP1043A允许用户足够能力去校准，用外部元件调整偏差，最高0．5％的精度，如果ADP1043A设在生产环境中校准，推荐用0．1％精度的元件去调节CS1，CS2，VS1，VS2，VS3+和VS3-，以满足数据表的规范。
4．1 CS1调节
(1)使用一个DC信号
已知电压VX加到CS1端，CS1的ADC将输出一个数字编码到VX／337mV，CS1增益调节寄存器(0*21)调节知道CS1的ADC值达到正确的数字码。
(2)使用一个AC信号
一个已知电流(IX)加到PSU端输入，该电流通过一个电流互感器，一个二极管整流器和一只外部电阻RCS1去改变电流信息，以改变电压VX这个电压送进CS1端，电压VX计算如下
VX=IX×(n2／n1)xRCS1
此处n2／n1为互感器匝比。
CS1的ADC将输出一个数字码，它等于VX／337μV。CS1增益调节寄存器(0*1)是一个可调整的，知道CS1的ADC在寄存器中的值达到正确的数码。
如同在CS1部分描述的，CS1的ADC有一个频率的响应，为实现更精确的调整，下面的乘法因子M将用上

此处fSW为开关频率。
4．2 CS2调节
CS2调节必须补偿失调及增益误差，失调误差需要模拟调节和数字调节两者，CS2的ADC范围设在0V开始，而是-25mV到性能回复的电流保护OrFET的反转处。因此，在CS2输入处有-25mV。ADC码将读出0。在CS2输入有0mV。ADC码将读到100，根据这个理由，模拟失调的调节要先执行知道CS2读出等于100(没有0)，据此，还需要数字调节。
4．3 CS2的失调调节
CS2失调调节是很重要的，如下面所描述的。
(1)设置正常的全比例寄存器0*23中的检测电阻电压降。
(2)设置高边或低边的电流检测于寄存器0*24中。
(3)失调误差可以用外部偏置电阻和北部电流源插入，在检测电阻中，无负载电流，调节CS2，失调值知道CS2在寄存器0*18中的值尽可能地接近100。
(4)调节CS2的数字调节寄存器(0*25)直到CS2在寄存器0*18中达到0。失调调节现在执行。ADC码达到0时就没有电流流过检测电阻。[p]
4．4 CS2的增益调节
在执行失调调节中，执行增益调节可以移去任何失衡，它由检测电阻的误差代替。
(1)加入已知电流IOUT到检测电阻。
(2)调节CS2增益调节值，知道CS2在寄存器0*18中的值达到由下式计算出的值。
CS2 Value=IOUT×2457×(RSENSE／FS)
此处FS全比例电压降。
例如，IOUT=4．64A，RSENSE=20mΩ，FS=150mV。
CS2 Value=(4．64A×2457)×(20mΩ／150mV)
CS2 Value=1520 decimal
CS2电路现已调节，在电流检测调节执行之后，OCP限流点将设在规范值处。
4．5 电压校准和调节
电压检测输入最佳化为检测信号在1V，且没有大于1．5V时，在12V系统中，需要一个12：1的电阻分压器去使12V信号降到1．5V一下，推荐电源输出电压减小到1V时有最好的性能，电阻分压器会加入误差，它需要调节，ADP1043A有足够的调节范围去调节由电阻带入的输出误差，可达到0．5％或更好，ADC的输出数字码为2643， (0*A53)此时在它的输入端超出1V。
4．6 输出电压设置(VS3+，VS3-的调节)
VS3输入需要增益调节，零电源空载下使能，电源输出电压由VS3的电阻分压器给出VS3+为1V，VS3-为1V。VS3调节寄存器改变直到寄存器中的VS3，寄存器的值达到2643(0*A53)，这个步骤在任何其他调整前就要做好。
4．7 VS1调节
VS1输入需要增益调节，令电源空载下使能，VS1电压由VS1电阻分压器给出到1V，VS1端处，VS1调节寄存器(0*38)改变，知道寄存器中的VS1值达到2643 (0*A53)。
4．8 VS2调节
VS2输入需要增益调节，令电源空载下使能，VS2电压由VS2电阻风雅其给出到1V，于VS2端处，VS2调节寄存器(0*39)改变知道寄存器中的VS2值达到2643(0*A53)。
4．9 RTD／OTP TRIM
一个100kΩ的NTC热敏电阻用于ADP1043A。在PSU调节端用下面的过程。
(1)加热热敏电阻或PSU到已知温度，其结果在一个OTP阈值处。
(2)调节温度增益调节寄存器(0*2B)给出校正温度，此时的读数。
(3)调节OTP阈值寄存器，直到OTP标识设置出来。
(4)这个过程实现了最精确的OTP，因为它用了ADP1043A及热敏电阻的一个一个变化的计数。
4．10 PCB布局的考虑
这部分说明最实际的问题，它将跟随ADP1043A确保其最优性能，通常所有元件都紧靠ADP1043A来放置。
几个送入ADP1043A的信号端都是敏感的，因此，要极其小心的掌握并解决这部分布局，随后沿着IC正确清晰的，用最短的引线处理它，AD公司还推荐密封此IC，加上树脂，以保护它，此后确保任何杂质都不能污染此IC。
CS2+，CS2-：从检测电阻到ADP1043A的轨迹的路线要安置或并联模式。轨迹要紧靠在一起，原理开关结点。
VS3+，VS3-：从遥远电压检测点到ADP1043A的轨迹路线也要并行并且紧靠在一起，互相并行紧靠，并原理开关结点。
VDD：放置去耦电容尽可能靠近IC，一个100nF瓷介电容从VDD到AGND。
SDA和SCL：这两个引线也要并行互相紧靠，并远离开关结点。
CS1：从电流互感器到ADP1043A的引线，也要互相并行，要紧靠在一起，并原理开关结点。
暴露的焊接点：
在ADP1043A下面暴露的焊接点，要焊接到PCB低线布局面。
VCORE：放置100nF电容紧靠此端子及相关部分。
RES：放置49．9kΩ电阻紧靠此端子及相关部分。
RTD：从热敏电阻到ADP1043A要用一轨迹接入，放置的热敏电阻要紧靠电源中最热的元件。
AGND：建立一个AGND接地布局，并为单点结构，然后接到功率地PGND。 (未完待续)