電源管理的模擬和數字方法(06-100)

　　電源繼續處于一個艱難的環境下，對半導體器件有很大的壓力。開關穩壓器中的電感器或電機中的線圈，以大于VCC電源和低于它的電壓尖峰信號周期性地使電子電路激化。這樣的過壓和欠壓偏移勢必會喚醒半導體器件中的寄生晶體管，這會對系統產生有害的影響。如何使這些有害影響不連接到外部世界，這不是數字電子的范圍。這是一個相當難解決的問題，甚至對于最有經驗的模擬設計人員也成為一個重要的難題。事實上，寄生參量問題使電源/模擬設計變成為一種藝術，而不是科學。現在沒有SPICE仿真器能模擬寄生晶體管的三維效應，而只要這樣情況繼續存在，模擬將繼續是少數熟練設計人員手中的“黑魔術”。

　　模擬和數字結構

　　圖2示出電壓穩壓器的典型模擬控制實現框圖，是圍繞調制器構建脈寬調制(PWM)開關穩壓器。模擬調制器由一個比較器構成(調制波形示于圖3)，比較器的輸入是周期為T的周期性逐段線性(三角或鋸齒)調制波形VST，另一個輸入為誤差信號Vε。如準穩態誤差信號Vε處在調制波形的最小和最大之間，則這兩個波形的交叉點決定‘on’脈沖的周期Ton。因此，比較器輸出產生一個方波Vsw，其平均值與DC輸出電壓Vo相同。在此方法中，PID(比例-積分-微分)單元可以用一個運放和外部無源元件(補償電阻器Rc和電容器Cc)實現，或用集成有Rc、C2補償網絡的單片實現。