本发明专利技术公开了一种数字控制开关ＤＣ－ＤＣ变换器用模数转换器，包括一个延迟线模数转换器（Ｄｅｌａｙ－ｌｉｎｅ?ＡＤＣ）和一个Ｆｌａｓｈ模数转换器（ＦｌａｓｈＡＤＣ）。检测开关ＤＣ－ＤＣ变换器输出电压，将电压的大小转换为相应的数字码。本发明专利技术适用于高频数字控制开关ＤＣ－ＤＣ变换器的模数转换器，在变换器稳定工作时，延迟线模数转换器快速、准确地检测输出电压的微小变化，即使在开关频率较高时，仍有很好的响应；当输入电压或负载的改变引起变换器输出电压发生较大的变化时，Ｆｌａｓｈ?ＡＤＣ可以在宽的范围内快速、准确地检测到电压的变化，能够满足开关ＤＣ－ＤＣ变换器系统快速响应的要求。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术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。
技术介绍
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、可编程性强以及专利技术周期短等优势。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 PffMcontroller 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10 μ A。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。
技术实现思路
本专利技术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，本专利技术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 QO至Q14与16_4 编码器的输入端口 vinO至vinl4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为所专利技术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 QO至Q14 与16-4编码器输入端口 vinO至vinl4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为所专利技术的模数转换器的输出端口 0ut4-0ut7。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，elk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VinO-VinH,输出 out0_out3o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。本专利技术对数字控制开关DC-DC变换器的模数转换部分进行优化专利技术，改进了单一 的延迟线ADC或FlashADC不能兼顾宽电压范围检测和高精度电压检测的缺点，能够同时适 应开关DC-DC变换器在输出电压稳定时和输出电压有较大波动时的电压转换要求。同时兼 顾了 FlashADC的响应时间快和延迟线ADC的精度高等特点，能够适应数字控制开关DC-DC 变换器对ADC速度、功耗、面积和精度的要求。本专利技术适用于高频数字控制开关DC-DC变换器，在变换器稳定工作时，延迟线ADC 快速、准确地检测输出电压的微小变化，即使在开关频率较高时，仍有很好的响应；当输入 电压或负载的改变引起变换器输出电压发生较大的变化时，FlashADC可以在宽的范围内快 速、准确地检测到电压的变化，能够满足开关DC-DC变换器系统快速响应的要求。模数转换 器的电压测试转换波形如图6所示。与现有技术相比，本专利技术的优势在于既能够提供大范围的电压数字码的转换功 能，又能够在开关DC-DC变换器稳定工作时提供小纹波的输出电压转换；在功能上既能够 适应输出电压瞬态变化带来的影响，又能够适应稳定工作时的小范围调节。附图说明图1为高频数字控制开关DC-DC换器用模数转换器的整体结构；图2为FlashADC模块结构图；图3为FlashADC模块引脚图；图4为延迟线ADC模块结构图；图5为延迟线ADC模块引脚图；图6为数字控制开关DC-DC变换器用模数转换器电压转换波形图。 具体实施例方式下面结合附图对本专利技术作进一步详细说明。参见图1，本专利技术所述装置与开关DC-DC变换器的输出端相连，本专利技术包括一个延 迟线ADC和一个Flash ADC。检测开关DC-DC变换器输出电压，将电压的大小转换为相应的数字码。图1中，延迟线ADC中，端口 vdd与电源vdd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 QO至Q14 与16-4编码器输入端口 VinO至vinl4相连，编码器将延迟线Q0-Q14输出的数字码译成 8421码输出，编码器out0-out3为整个模数转换器的输出端口 out0-out3。Flash ADC中， 端口 vin与待检测电压相连，端口 vdd连接电源vdd，端口 gnd接地，输出端口 QO至Q14与 16-4编码器输入端口 vinO至vinl4连接，编码器将Flash ADC中Q0-Q14之间输出的数字 码译成8421码输出，编码器out0-out3整个模数转换器的输出端口 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种数字控制开关ＤＣ－ＤＣ变换器用模数转换器，其特征在于：包括延迟线模数转换器和Ｆｌａｓｈ模数转换器模块；所述模数转换器中的延迟线ＡＤＣ模块中，ｖｄｄ端口与电源连接，ｖｓｅｎｓｅ端口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，编码器模块将延迟线输出端口Ｑ０－Ｑ１４之间输出的数字码译成８４２１码输出，编码器输出端口ｏｕｔ０－ｏｕｔ３作为所专利技术的模数转换器输出端口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编码器的输入端口ｖｉｎ０至ｖｉｎ１４连接，编码器将ＦｌａｓｈＡＤＣ中Ｑ０－Ｑ１４之间输出的数字码译成８４２１码输出，编码器输出端口ｏｕｔ０－ｏｕｔ３作为所专利技术的模数转换器的输出端口ｏｕｔ４－ｏｕｔ７。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李世杰，耿莉，范世全，王轲，王胜磊，高源，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]
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