[发明专利]一种数字控制开关DC-DC变换器用模数转换器

说明书

技术领域

本发明涉及一种模数转换器，具体涉及一种适用于数字控制开关DC-DC变换器的模数转换器。

背景技术

开关DC-DC变换器以其高效率、小体积、高可靠性和低成本等一系列优点，被广泛应用于便携式电子产品中。相对于发展较早、技术相对成熟的模拟控制技术，数字控制技术具有集成度高、可编程性强以及发明周期短等优势。可以实现更为复杂的控制策略，并且有利于电子产品的系统级低功耗设计，进而改善系统的整体特性。在便携式设备的数字处理芯片中，动态电压调整(DVS)技术迅速发展，对数字控制的开关DC-DC变换器的设计提出了一系列的挑战，其中，模数转换器(ADC)是数字控制开关DC-DC变换器的重要模块，要求ADC同时提供宽电压检测范围和快速响应能力，其延迟处理及量化误差等对整个系统的频率提高和稳定性有着重要的影响。因此，开发能够适应开关DC-DC变换器输出电压检测要求的低功耗ADC，对开关DC-DC变换器的数字化控制非常关键。

延迟线ADC具有结构简单、面积小及响应速度快等优点，在中心电压范围附近可实现高精度的模数转换功能，但是由于时钟偏斜、温度和工艺的影响，远离中心电压的区域会出现较大的非线性误差，限制了模数转换电压的范围。文献“High-frequenc digital PWMcontroller IC for DC-DC converters”(B.J.Patella，A.Prodic，A.Zirger. and D.Maksimovic，IEEE Trans.PowerElectron.，vol.18，no.1，Jan.2003)指出，中心电压为2.7V的四位延迟线ADC，最低有效位53mV，平均电压偏移量3.6mV，电流消耗10μA。

压控振荡器ADC的功耗和面积都较小，但是要通过计数才能得到数字码，延迟较大，同时，功耗和面积较大，不适用于高频数字控制开关DC-DC变换器。

发明内容

本发明的目的在于针对开关DC-DC变换器输出电压的特点，将延迟线ADC和FlashADC相结合，提供了一种既能在稳定工作的输出电压附近有高精度的电压检测，又能在宽范围内快速反馈输出电压变化的数字控制开关DC-DC变换器用模数转换器。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种数字控制开关DC-DC变换器用模数转换器，包括延迟线ADC和Flash ADC模块；所述延迟线ADC模块中，端口vdd与电源连接，vsense与待检测电压信号相连，test端口与激励信号相连，gnd端口接地，sample端口与采样信号连接，输出端口Q0至Q14与16-4编码器的输入端口vin0至vin14相连，编码器将Q0-Q14输出的数字码转换成8421码输出，该编码器端口out0-out3为所发明的模数转换器的输出端口out0-out3；所述FlashADC模块中，端口vin与待检测电压相连，端口vdd连接电源，端口gnd接地，输出端口Q0至Q14与16-4编码器输入端口vin0至vin14连接，编码器将Q0-Q14输出的数字码转换成8421码输出，此编码器的out0-out3为所发明的模数转换器的输出端口out4-out7。

所述延迟线ADC模块包括延迟线模块A、采样输出模块B和编码器模块C；所述延迟线模块A的vsense端接待检测电压，test端接方波激励信号，延迟模块的输出端接采样模块的电平转换电路interface；

所述采样输出模块B中，电平转换电路interface实现电平转换。D触发器模块实现对延迟线模块的输出采样，其中，clk端接采样时钟信号sample，D端接电平转换模块interface的输出端，输出Q端接编码器模块；

所述编码器模块C，实现16位到4位的数字码转换，输入为vin0-vin14，输出out0-out3。

所述Flash ADC模块包括15个比较器和1个16-4编码器，待检测电压vin与15个比较器的输入端Vin相连，输入端口vdd与电源电压vdd相连。15个参考电压通过电阻串联分压得到，分别与15个比较器的输入端Vref端相连。模数转换器检测开关DC-DC变换器的输出电压，并通过16-4编码器装置转换为8421数字码。对于每一个比较器，当Vin＞Vref时，输出为高电平，当Vin＜Vref时，输出为低电平。输入电压经过15个比较器，产生数字码，范围在000_0000_0000_0000-111_1111_1111_1111之间，共16种输出，分别代表16个小的电压区间。