数字控制DC／DC变换器中ADC的设计

摘要：文中介绍了一种无需外部时钟、可抵消部分工艺偏差的差分延迟线ADC，并对其建模。该ADC结构简单、控制信号在内部产生、转换速率快、功耗低，可应用在高频数字DC／DC控制芯片中。在0．13μmCMOS工艺下仿真表明，在采样电压0．7～1．5V范围内，该ADC输出没有明显偏移，线性度良好。
关键词：DC／DC；延迟线ADC；DPWM

DC／DC变换器有两种控制方式：模拟控制方式和数字控制方式。传统的DC／DC变换器一般采用模拟控制方式，它具有体积小，功耗低等优点，但易受噪声影响。而数字控制的DC／DC变换器对工艺参数和环境不敏感、控制算法可通过编程实现、易于集成，且能大大缩短产品的开发周期。正是由于数字控制方式的这些优点，数字DC／DC变换器得到人们的广泛关注。

1 DC／DC变换器结构
数字控制器主要由模数转换器(ADC)、数字补偿器(Digital Compensator)和数字脉冲宽度调制器(DPWM)组成。一种常用的数字控制器如图1所示。主电路输出电压与基准电压经ADC进行比较并转换为相应的数字误差信号，数字补偿器则根据误差进行补偿得到给定数字信号。经DPWM转换成时间信号，控制主电路开关通断。

2 延迟线ADC
标准CMOS工艺下一个逻辑门延迟td与电源电压VDD叻有这样一个关系

其中，K是一个与器件和工艺有关的常数，Vth是MOS器件的阈值电压。当VDD大于Vth时，td可看作与VDD成反比。
延迟线ADC由延迟链、寄存器组和译码电路组成，结构如图2所示。一串延迟单元组成延迟链。一种可行的延迟单元的结构如图3所示。它由一个反相器与一个或非门级联得到。每个延迟单元都有一个输入端，一个复位端和一个输出端。