【世说芯品】浅谈数字电源中硬件比较器功能及重要特性

首先，它是带有斜率补偿的DAC模块的高速模拟比较器，当用CPU和ADC捕捉一些信号很难满足系统时效时，可以将它用于监控电源转换应用中的关键信号如电压、电流和其他关键信号。每个高速模拟比较器模块都是由高速比较器、脉冲密度调制 (PDM) DAC模块和斜率补偿单元组成。

DAC/比较器模块的实例数量取决于器件，请参阅特定于器件的数据表以了解可用性。比较器模块可用于实现 峰值电流模式控制、临界导通模式（变频），和滞环控制的电源控制系统。有一点需要注意的是DACOUT1 这个引脚在任何情况下都只能输出单个DAC ，如果使能了多个 DACOEN 位，则DACOUT1引脚将是多个信号的组合。

接下来看一下比较器的组成部分包括哪些？

具有斜率补偿 DAC 的高速模拟比较器由以下部分组成主要特征：

• 轨到轨模拟比较器

• 每个比较器最多有五个可选输入源：

  最多四个外部输入

  来自 PGA 模块的多达三个内部输入

• 可编程比较器滞环

• 可编程输出极性

• 中断产生能力

每个比较器都有专用的脉冲密度调制 (PDM) 数模转换器 (DAC) ：- 具有12位分辨率

多模多极 RC 输出滤波器：-----注意这个滤波器属于DAC模块部分。

-过渡模式：提供最快的响应

-快速模式：用于跟踪 DAC 斜率

- 稳态模式：提供 12 位分辨率

DAC专门支持以下模式：

-斜坡生成

-滞环控制

-三角波

硬件比较器往往和高速PWM模块结合使用，它对高速 PWM 模块的功能支持包括：

-PWM占空比控制

-PWM周期控制

-PWM故障检测

接下来，简述一下各个组成部分的细节特性，具有斜率补偿 DAC 模块的高速模拟比较器由高速比较器、脉冲密度调制 (PDM) DAC 和斜率补偿单元，这三个主要单元组成。如前所述，一个器件中通常具有该模块的多个个体，具体参见器件数据手册的可用模块的数量。

斜率补偿单元提供用户定义的斜率，可用于改变 DAC 输出，此功能在峰值电流模式控制等应用中非常有用，其中斜率需要补偿以维持电源的稳定性，用户指定斜率补偿的方向和变化速率，并且 DAC 的输出被修改。

DAC 由一个 PDM 单元和一个后级的数控多级RC 组成。PDM 单元使用相位累加器电路，来生成脉冲输出流，这脉冲流的密度与输入数据值成正比，而这个密度是相对于累加器支持的最大位宽的。输出脉冲密度代表所需的输出电压，脉冲流通过 RC 滤波器进行滤波，产生模拟电压。

DAC 的输出连接到比较器的负输入，正输入可以使用多路复用器从输入引脚或PGA输出选择。

该比较器提供高速运行，典型延迟为 15ns。比较器的输出可以通过脉冲展宽器和数字滤波器块进行处理，这可以防止比较器对意外的快速瞬态信号的响应。

图1显示了具有斜率补偿DAC模块的高速模拟比较器的框图， DAC 模块可以在四种模式之一下运行：斜率产生、三角波、滞环或作为普通 12 位 DAC。这些模式中的每一种都可以用于各种电源应用，例如峰值电流模式控制、临界导通模式控制和滞环控制模式。

图1.比较器内部结构

除了原理框图，比较器有一些典型参数，在规格书的电气信息部分也有说明，如图2所示，

图2.比较器的典型规格

同时，还有一点要注意，比较器参数是表示其设计指导，但是并不会在生产中测试，可以确认的是，在芯片供电电压VDD在BOR电压最小值，和VDD电压最小值之间时，它是可以工作的，但是性能会降低，通常工厂会测试其功能，但是不会进行参数识别。

同样的，比较器携带的DAC模块部分，也在规格书中有一些典型参数供参考，如图3所示。

图3.DAC模块典型参数

除了DAC模块的参数特性，其DAC输出特性规格书也给出了说明，如下图4，

图4.DAC输出规格

上述文章，简要说明了dsPIC33C内部的硬件比较器基本特性及参数说明，作为一个基本的思路整理，供大家参考。