PDF《TB3102》

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2015 Microchip Technology Inc.

DS90003102A_CN 第1页TB3102 简介 本技术摘要介绍了基于PIC12F1501的数控升压电源. 该实现在轻载时效率极高,具有硬件过压保护功能且使 用的元件数量很少. 应用需要的外设包括: ? 两个10位ADC通道 ? 一个固定参考电压(Fixed Voltage Reference, FVR) ? 一个比较器(COMP) ? 一个数控振荡器(Numerically Controlled Oscillator, NCO) ? 一个互补波形发生器(Complementary Waveform Generator,CWG) 外设通过固件在内部连接,从而将外部引脚数量减少为 三个. 性能规范 工作范围内的电气规范:3V ≤ VDD ≤ 5V. 框图 输出电压和电流通过比例控制环路调节.通过两个 ADC通道读取输出值并对控制信号做相应调整.NCO 以固定导通时间脉冲配合可变频率来调节占空比脉冲频 率调制(Pulse Frequency Modulation,PFM). 图1给出了SMPS的框图. 图1: 框图 作者: Mihnea Rosu? Microchip Technology Inc. 表1: 电气规范 输入电压范围 3-5 伏(直流) 输出电压

5 伏(直流) 输出电流

2 安 输出功率

10 瓦 代码长度

452 字RAM大小

31 字节 效率 86.8% 2A下测得 可用代码长度

572 字 可用RAM大小

33 字节 VBAT 负载 CWG 过压保护 NCO COMP FVR ADC 软件控制 按钮 VOUT-div Isense PIC12F1501 CWG1A 使用PIC12F1501 NCO外设的升压转换器 TB3102 DS90003102A_CN 第2页?2015 Microchip Technology Inc. NCO控制信号经由CWG传输,这样自动关断功能便可 与比较器一同使用来提供硬件过压保护功能. 控制环路更新速率受ADC转换速度和计算能力限制. 图2: 效率 功能说明 电源使用PIC12F1501 NCO和ADC实现比例控制环路. 每次测量时,对两个ADC通道(电压和电流)各采样 四次.测得的值用于调节NCO频率,进而调节转换器 输出.NCO在脉冲频率模式下工作,具有2 μs的 固 定导通时间 .工作频率在固件中限制为约275 kHz, 因此最大占空比为55%.使用16 MHz时钟源和2 μs脉 冲长度时,NCO可提供15位占空比分辨率和16 Hz频率 步长. 由于电压和电流调节仅通过一个控制环路进行,因此有 专用功能来确定更新对象是电压还是电流.在正常工作 条件下,控制环路会尝试将输出电压与参考电压值匹 配.如果输出电流超出限值,则环路会尝试通过降低输 出电压以使输出电流与允许的最大值匹配.通过特殊计 数器防止模式切换时发生意外行为. 输入电压通过一个较小的二极管连接到单片机并升压至 输出.这样,当输出电压升高时,它将为单片机和 MOSFET驱动器供电.这样做可以提高效率,因为更 高的VGS有助于提高RDS(ON),而大部分功率晶体管在 电压低于4.5V时会出现问题.这也使得FVR成为惟一 可用的稳定参考电压,并且需要按照输出调节的实现方 式进行一些更改.与通过分压器读取输出电压不同, FVR通过将输出电压作为参考电压(连接到VDD)在内 部读取.分压器仍然用于硬件过压保护,并且将在正好 超出所需输出电压时触发比较器.FVR电压用作比较器 的参考电压. 很重要的一点是,升压拓扑具有一条从电源经由整流 二极管到输出的明确直流路径,即使开关晶体管被阻断 也不受影响.电流限制环路只能在开关频率变为零之前 防止过流.从开关频率变为零开始,如果没有附加保护 开关,则可能发生灾难性的短路事件.此时可将另一个 晶体管置于输出下桥臂上,以在发生短路时切断负载. 80.00 % 82.00 % 84.00 % 86.00 % 88.00 % 90.00 % 92.00 % 94.00 %