10MHz以上开关频率的sigma delta DPWM数字控制器

"该文档是关于电力电子学领域的技术文章，主要探讨了一种应用于直流-直流转换器的多比特ΣΔ脉冲宽度调制（DPWM）数字控制器集成电路。文章详细介绍了这种控制器的设计特点，低功耗、快速动态响应以及能在10MHz以上的可编程恒定开关频率下工作。通过集成ΣΔ二阶DPWM模块、双时钟模式补偿器和非线性模数转换器，实现了这些特性。在稳态下，控制器以低于转换器开关频率的数据速率工作以降低功耗，而在瞬态响应时，时钟速率提升至开关频率，从而提高了瞬态性能。该控制器集成电路采用0.18微米工艺制造，并进行了实际750kHz开关频率的测试验证。" ΣΔ（Sigma-Delta）脉冲宽度调制（DPWM）是一种高级的调制技术，常用于高精度模拟到数字转换器和数字信号处理中。在电力电子领域，ΣΔ DPWM被用于提高直流-直流转换器的控制性能。其基本原理是通过一个反馈系统，连续地调整脉冲宽度，使得输出信号的平均值逼近期望值。这种调制方法的优点在于可以实现高分辨率和低噪声，即使在较低的采样率下也能获得良好的性能。 文章中提到的ΣΔ二阶DPWM模块，是控制器的核心部分。它利用ΣΔ调制的累积误差特性，通过高频率的开关活动来逼近低频的控制信号。二阶系统意味着它包含两个积分环节，这有助于改善系统的稳定性和瞬态响应。与传统的PWM相比，ΣΔ DPWM能提供更快的动态响应和更高的分辨率。 双时钟模式补偿器是另一个创新设计，它允许控制器根据系统状态灵活调整工作频率。在稳态下，低功耗模式下运行，控制器使用较低的时钟频率，以减少功耗。而在系统发生瞬态变化时，如负载突变或电源波动，双时钟模式补偿器会切换到更高的时钟频率，与转换器的开关频率同步，以快速响应变化，确保系统的稳定。 非线性模数转换器（ADC）则负责将模拟信号转化为数字信号，为控制器提供准确的反馈信息。在ΣΔ调制器中，非线性ADC有助于提高信噪比，确保在整个工作范围内都能得到精确的控制。 最后，文章指出，这种控制器集成电路采用0.18微米的半导体工艺制造，这意味着它具有小型化和高效能的特点，适合于便携式应用中的直流-直流转换器。实际测试结果验证了该设计在750kHz开关频率下的有效性和可行性。 ΣΔ DPWM技术在电力电子领域的应用展示了其在提高直流-直流转换器性能方面的潜力，尤其是对于需要高速响应和低功耗的便携式设备。这种集成的数字控制器IC设计融合了先进的调制理念和补偿机制，为未来的高频率、低功耗电源管理提供了新的解决方案。