用于带PMBus接口隔离式电源的数字控制器,产品特性多功能数字电压模式控制器

cf 0
高速输入电压前馈控制4个脉冲宽度调制(PWM)逻辑输出,625ps分辨率开关频率:49kHz至625kHz作为从器件的频率同步跳脉冲省电模式预偏置启动条件式过压保护丰富的故障检测和保护兼容PMBus用于简化编程的图形用户界面(GUI)用于编程和数据存储的片上EEPROM采用20引脚、4mmx4mmLFCSP封装工作温度范围:−40°C至+125°
C 应用 高密度隔离式DC-DC电源中间总线转换器高可用性并行电源系统 服务器、存储器、工业、网络和通信基础设施 用于带PMBus接口隔离式电源的数字控制器 ADP1050 概述 ADP1050是一款带PMBusTM接口的先进数字控制器,用于高密度、高效DC-DC功率转换。
该控制器通过高速输入电压前馈实现电压模式控制,从而改善瞬态和噪声性能。
ADP1050具有4路可编程脉冲宽度调制(PWM)输出,可控制大多数高效率电源拓扑结构,此外还带有同步整流(SR)控制。
ADP1050集成多种特性,能够实现稳健的并行和冗余工作系统,从而满足高可应用性客户的需求。
该器件具有同步、预偏置启动功能,并且采用条件式过压技术,能够在并行工作模式下识别并安全关断故障电源。
ADP1050基于灵活的状态机架构,采用直观的图形用户界面(GUI)进行编程。
易于使用的GUI可缩短设计周期,实现一个稳健的硬件编码系统并加载到内置EEPROM中。
小尺寸(4mmx4mm)LFCSP封装让ADP1050成为超级紧凑、隔离式DC-DC功率模块或嵌入式电源设计的理想选择。
DCINPUT 典型应用电路 LOAD ADuM3221 ADP3624orADP3654 SR1SR2CS1OUTAOUTB RESADDRTDVCORE VF OVPVS+VS– ADP1050 SYNI/FLGI PG/ALTCTRLSDA SCL VDDAGND PMBus 图
1. 12039-006 Rev.A DocumentFeedback InformationfurnishedbyAnalogDevicesisbelievedtobeurateandreliable.However,no responsibilityisassumedbyAnalogDevicesforitsuse,norforanyinfringementsofpatentsorother rightsofthirdpartiesthatmayresultfromitsuse.Specicationssubjecttochangewithoutnotice.No licenseisgrantedbyimplicationorotherwiseunderanypatentorpatentrightsofAnalogDevices. Trademarksandregisteredtrademarksarethepropertyoftheirrespectiveowners. OneTechnologyWay,
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ADP1050 目录 产品特性
.........................................................................................1

应用..................................................................................................

1

概述..................................................................................................

1典型应用电路................................................................................1修订历史.........................................................................................3技术规格.........................................................................................4 时序图........................................................................................7绝对最大额定值............................................................................8 热阻

............................................................................................

8焊接

............................................................................................

8ESD警告.....................................................................................8引脚配置和功能描述...................................................................9典型性能参数..............................................................................11工作原理.......................................................................................12PWM输出(OUTA、OUTB、SR1、SR2)..........................13同步整流..................................................................................13PWM调制限值和180°相移..................................................14频率同步..................................................................................14输出电压检测和调整............................................................16数字补偿器.............................................................................17闭环输入电压前馈控制和VF检测.....................................18开环输入电压前馈工作.......................................................19开环工作..................................................................................19CS1电流检测(CS1引脚)........................................................20软启动和关断.........................................................................20伏秒平衡控制.........................................................................22跳脉冲......................................................................................23预偏置启动.............................................................................23VDD和VCORE.......................................................................23芯片密码..................................................................................24电源监控、标志和故障响应....................................................25标志..........................................................................................25电压读数..................................................................................28电流读数..................................................................................28功率读数..................................................................................28占空比读数.............................................................................28开关频率读数.........................................................................28温度读数..................................................................................29温度线性化方案.....................................................................30 PMBus保护命令.....................................................................30特定制造商保护命令............................................................32特定制造商保护响应............................................................34电源校准和调整..........................................................................35IIN调整(CS1调整)...................................................................35VOUT调整(VS调整).................................................................35VIN调整(VF增益校准)...........................................................35RTD和OTP调整.....................................................................36布局布线指南..............................................................................37CS1引脚...................................................................................37VS+和VS−引脚.......................................................................37VDD引脚.................................................................................37VCORE引脚............................................................................37RES引脚...................................................................................37SDA和SCL引脚.......................................................................37裸露焊盘..................................................................................37RTD引脚..................................................................................37AGND引脚..............................................................................37PMBus/I2C通信.......................................................................38PMBus特性..............................................................................38概述..........................................................................................38PMBus/I2C地址............................................................................38数据传输..................................................................................38广播支持..................................................................................4010位寻址..................................................................................40快速模式..................................................................................40故障条件..................................................................................40超时条件..................................................................................40数据传输故障.........................................................................40数据内容故障.........................................................................41EEPROM.......................................................................................42EEPROM特性.........................................................................42EEPROM概述.........................................................................42EEPROM密码.........................................................................42页擦除操作.............................................................................42读取操作(字节读取和块读取)............................................43写入操作(字节写入和块写入)............................................43将EEPROM设置下载至内部寄存器..................................44将寄存器设置保存至EEPROM...........................................44EEPROMCRC校验和...........................................................44 Rev.A|Page2of

92 GUI软件........................................................................................

45PMBus命令集..............................................................................46特定制造商扩展命令列表........................................................49PMBus命令描述..........................................................................51 基本PMBus命令.....................................................................51特定制造商扩展命令描述........................................................70 标志配置寄存器.....................................................................70软启动和软件复位寄存器...................................................72消隐和PGOOD设置寄存器.................................................73开关频率和同步寄存器.......................................................75电流检测和限值设置寄存器...............................................76电压检测和限值设置寄存器...............................................78 ADP1050 温度检测和保护设置寄存器...............................................79数字补偿器和调制设置寄存器..........................................80PWM输出时序寄存器..........................................................83伏秒平衡控制寄存器............................................................85占空比读数设置寄存器.......................................................86其他寄存器设置.....................................................................86特定制造商故障标志寄存器...............................................89特定制造商值读数寄存器...................................................91外形尺寸.......................................................................................92订购指南..................................................................................92 修订历史 2014年6月—修订版0至修订版A更改表2

...........................................................................................

8更改表4中的引脚1........................................................................9更改“VOUT_COMMAND”部分..............................................53更改表164的位7..........................................................................89 2014年1月—修订版0:初始版 Rev.A|Page3of92 ADP1050 技术规格 除非另有说明,VDD=3.0V至3.6V,TJ=−40°C至+125°
C。
FSR=满量程范围。

1.参数电源 电源电压电源电流 上电复位上电复位UVLO阈值UVLO迟滞OVLO阈值OVLO去抖动 VCORE引脚输出电压 振荡器和PLLPLL频率数字PWM分辨率 OUTA、OUTB、SR1、SR2引脚输出低电压输出高电压上升时间下降时间输出源电流输出吸电流 VS+、VS−电压检测引脚输入电压范围漏电流VS精确ADC有效输入电压范围ADC时钟频率寄存器更新速率测量分辨率测量精度 温度系数从VS−到AGND的电压差VS高速ADC等效采样频率等效分辨率动态范围VSUVP数字比较器阈值精度比较器更新速度 符号VDDIDD VCORE VOLVOHtRtFIOLIOHVIN fSAMP 最小值典型值最大值单位 3.0 3.3 3.6
V 28.533 mA IDD+
6 mA 50 100 3.0
V 2.75 2.852.97V 35 mV 3.7 3.9 4.1
V 2 500 2.45 2.6 2.75V 190 200 210MHz 625 ps VDD−0.43.51.5 −10 0.4
V V ns ns mA 10 mA
0 1 1.6
V 1.0
A 0 1.6
V 1.56 MHz 10 ms 12 位 −5
−80−2−32−1.0−16 −200 +5+80+2+32+1.0+1670+200 %FSRmV%FSRmV%FSRmVppm/°CmV fSW kHz
6 Bits ±25 mV −
2 +
2 %FSR 82 µs 测试条件/注释2.2µF电容连接至AGND正常工作;PWM引脚无负载EEPROM编程期间关断;VDD低于欠压闭锁(UVLO)阈值VDD上升VDD下降 VDD_OV标志去抖设置为2μsVDD_OV标志去抖设置为500μs330nF电容连接至AGNDRES输入=10kΩ(±0.1%) IOH=10mAIOL=−10mACLOAD=50pFCLOAD=50pF 从VS+到VS−的差分电压 工厂调整至1.0V0%至100%的输入电压范围10%至90%的输入电压范围900mV至1.1V fSW=390.5kHz调节电压=0mV至1.6V触发VOUT_UV_FAULT标志10%至90%的输入电压范围 Rev.A|Page4of92 参数OVP引脚 漏电流OVP比较器 电压范围阈值精度传播延迟VF电压检测引脚输入电压范围漏电流通用ADC有效输入电压范围ADC时钟频率寄存器更新速率测量分辨率测量精度 VFUVP数字比较器阈值精度 比较器更新速度前馈ADC 输入电压范围分辨率采样周期CS1电流检测引脚输入电压范围源电流CS1ADC有效输入电压范围ADC时钟频率寄存器更新速率测量分辨率测量精度 CS1OCP比较器基准精度 传播延迟CS31测量和数字比较器 寄存器更新速率比较器速度 ADP1050 符号 最小值典型值最大值单位测试条件/注释 触发VOUT_OV_FAULT标志 1.0 µ
A 0.75 1.5
V −1.6 +
1 +1.6% 61 85 ns 从OVP到VS−的差分电压0.75V至1.5V电压范围不包括去抖时间 VIN
0 1 1.6
V 从VF到AGND的电压 1.0 µ
A 0 1.6
V 1.56 MHz 1.31 ms 11 位 −
2 +
2 %
FSR10%至90%的输入电压范围 −32 +32mV −
5 +
5 %FSR0%至100%的输入电压范围 −80 +80mV 触发VIN_LOW或VIN_UV_FAULT标志 基于VF通用ADC参数值 1.31 ms VIN 0.5
1 1.6
V 11 Bits 10 VIN
0 1 −1.2 1.6
V −0.35
µ
A 从CS1到AGND的电压
0 −2−32−5−80 1.1850.235 1.6
V 1.56 MHz 10 ms 12 位 +
2 %FSR10%至90%的输入电压范围 +32mV +
5 %FSR0%至100%的输入电压范围 +80mV 触发内部CS1_OCP标志 1.2 1.215V 设置为1.2V时 0.250.265V 设置为0.25V时 65 105ns 不包括去抖/消隐时间 触发CS3_OC_FAULT标志 10 ms 10 ms Rev.A|Page5of92 ADP1050 参数RTD温度检测引脚 输入电压范围源电流 寄存器0xFE2D=0xE6寄存器0xFE2D=0xB0寄存器0xFE2D=0x80寄存器0xFE2D=0x40寄存器0xFE2D=0x00RTDADC有效输入电压范围ADC时钟频率寄存器更新速率测量分辨率测量精度 OTP数字比较器阈值精度 比较器更新速度根据内部线性方案的温度读数 PG/ALT(开漏)引脚输出低电平 CTRL引脚输入低电平输入高电平漏电流 SYNI/FLGI引脚输入低电平输入高电平内部时钟周期的同步范围%SYNI正脉冲宽度SYNI负脉冲宽度SYNI周期漂移漏电流 SDA和SCL引脚输入低电压输入高电压输出低电压漏电流 符号VIN VIN VOLVILVIHVILVIHtSYNC VILVIHVOL 最小值典型值最大值单位测试条件/注释
0 1.6
V 44.6 46 47.3 38.6 40 42 28.6 30 31.8 18.6 20 21.6 9.1 10 11 从RTD到AGND的电压
出厂默认设置
0 1.6
V 1.56 MHz 10 ms 12 位 −0.3 +0.45%FSR2%至20%的输入电压范围 −4.8 +7.2mV −
2 +
2 %FSR0%至100%的输入电压范围 −80 +80mV 触发OT_FAULT标志 −0.9 +0.25%FSRT=85°C(100kΩ||16.5kΩ) −14.4 +
4 mV −0.5 +1.1%FSRT=100°C(100kΩ||16.5kΩ) −
8 +17.6mV 10 ms 源电流设置为46µA(寄存器0xFE2D= 0xE6);NTCR25=100kΩ(1%); β=4250(1%);REXT=16.5kΩ(1%)
7 °
C 25°C至100°
C 5 °
C 100°C至125°
C 0.4
V 吸电流=10mA VDD−0.8 0.4
V V 1.0 µ
A VDD−0.890360360 0.4
V V 110% ns ns280ns 1.0 µ
A 外部时钟施加于SYNI/FLGI引脚外部时钟施加于SYNI/FLGI引脚两个连续外部时钟之间的周期漂移 VDD−0.8−
5 0.8
V V 0.4
V +
5 µ
A 吸电流=3mA Rev.A|Page6of92 参数串行总线时序 时钟工作频率毛刺抑制总线空闲时间起始条件建立时间起始条件保持时间 符号 tBUFtSU;STAtHD;STA 最小值 10 1.30.60.6 典型值最大值单位 100 400kHz 50 ns µs µs µs 停止条件建立时间SDA建立时间SDA保持时间 SCL低电平超时SCL低电平时间SCL高电平时间SCL低电平延长时间SCL、SDA上升时间SCL、SDA下降时间EEPROMEEPROM更新时间可靠性 耐久性
2 数据保存期限
3 tSU;STO 0.6 tSU;DAT 100 tHD;DAT 125 300 tTIMEOUT 25 35 tLOW 0.6 tHIGH 0.6 tLOW;SEXT 25 tR 20 300 tF 20 300 40 10,000
10002015 1CS3是由CS1读数(代表输入电流)、占空比和主变压器匝数比计算的备选输出电流读数。
2耐久性是分别在−40°
C、+25°
C、+85°C和+125°C时依据JEDEC22标准方法A117来认定的。
3根据JEDEC22标准方法A117,保持期限相当于结温时的寿命。
µsnsnsnsmsµsµsmsnsns ms 周期周期年年 时序图 SCL tRtLOW tHD;STA tHD;DAT tFtHIGHtSU;DAT tHD;STAtSU;STA SDA tBUF
P S
S 图2.串行总线时序图 测试条件/注释参见图
2 ADP1050 介于停止条件与起始条件之间重复起始条件的建立时间重复起始条件之后的保持时间;此周期结束后产生第一个时钟 用于回读用于写入 从更新命令到EEPROM更新完成的时间 TJ=85°CTJ=125°CTJ=85°CTJ=125°
C tSU;STOP 12039-002 Rev.A|Page7of92 ADP1050 绝对最大额定值 表
2.参数 电源电压(连续)VDD数字引脚(OUTA、OUTB、SR1、SR2、 PG/ALT、SDA、SCL)至AGNDVS−、VS+、VF、OVP、RTD、ADD、CS1 至AGNDSYNI/FLGI、CTRL工作温度范围(TA)存储温度范围结温回流焊峰值温度 锡铅体系(10s至30s)RoHS体系(20s至40s)ESD充电装置模型ESD人体模型 额定值4.2V−0.3V至VDD+0.3V −0.3V至VDD+0.3V −0.3V至VDD+0.3V−40°C至+125°C−65°C至+150°C150°C 240°C260°C1.25kV5.0kV 注意,等于或超出上述绝对最大额定值可能会导致产品永久性损坏。
这只是额定最值,并不能以这些条件或者在任何其它超出本技术规范操作章节中所示规格的条件下,推断产品能否正常工作。
长期在超出最大额定值条件下工作会影响产品的可靠性。
热阻 θJA针对最差条件,即焊接在电路板上的器件为表贴封装。

3.热阻封装类型20引脚LFCSP θJA θJC 37.051.53 单位°C/W 焊接 布局ADP1050的印刷电路板(PCB)以及将器件焊接到PCB时,务必遵循正确的规范。
有关这些规范的详情,请参阅应用笔记AN-772:“引脚架构芯片级封装(LFCSP)设计与制造指南”。
ESD警告 ESD(静电放电)敏感器件。
带电器件和电路板可能会在没有察觉的情况下放电。
尽管本产品具有专利或专有保护电路,但在遇到高能量ESD时,器件可能会损坏。
因此,应当采取适当的ESD防范措施,以避免器件性能下降或功能丧失。
Rev.A|Page8of92 引脚配置和功能描述 20RTD19ADD18RES17AGND16VDD OVP1VS–2VS+
3 VF4CS15 ADP1050 TOPVIEW(NottoScale) 15VCORE14PG/ALT13CTRL12SDA11SCL ADP1050 SR16SR27OUTA8OUTB9SYNI/FLGI10 12039-124 表
4.引脚功能描述 引脚编号引脚名称
1 OVP
2 VS−
3 VS+
4 VF
5 CS1
6 SR1
7 SR2
8 OUTA
9 OUTB 10 SYNI/FLGI 11 SCL 12 SDA 13 CTRL 14 PG/ALT 15 VCORE 16 VDD 17 AGND 18 RES 19 ADD NOTES

1.THEADP1050HASANEXPOSEDTHERMALPADON THEUNDERSIDEOFTHEPACKAGE.FORINCREASEDRELIABILITYOFTHESOLDERJOINTSANDMAXIMUMTHERMALCAPABILITY,ITISRECOMMENDEDTHATTHEEXPOSEDPADBESOLDEREDTOTHEPCBAGNDPLANE. 图
3.引脚配置 描述 过压保护。
该信号用作冗余过压保护。
该信号以AGND为参考。
电压检测的反相输入端。
此引脚是供电轨接地线路连接。
提供一个到AGND的低阻抗连接。
为了进行调整,建议此输入端的电阻分压器容差规格≤0.5%。
电压检测的同相输入端。
此信号参考VS−。
为了进行调整,建议此输入端的电阻分压器容差规格≤0.5%。
电压前馈。
此引脚可实现三种可选功能:前馈、原边输入电压检测和输入电压UVLO保护。
此引脚通过一个电阻分压器网络连接到输出滤波器之前。
此引脚的标称电压为1V。
此信号参考AGND。
原边电流检测输入。
此引脚连接原边电流检测ADC和逐周期电流限值比较器。
此信号参考AGND。
为了进行校准,建议此输入端的电阻容差规格≤0.5%。
若不使用,请将此引脚连接到AGND。
PWM逻辑输出驱动。
不用时可禁用该引脚。
此信号参考AGND。
PWM逻辑输出驱动。
不用时可禁用该引脚。
此信号参考AGND。
PWM逻辑输出驱动。
不用时可禁用该引脚。
此信号参考AGND。
PWM逻辑输出驱动。
不用时可禁用该引脚。
此信号参考AGND。
同步信号输入(SYNI)/外部信号输入,产生标志条件(FLGI)。
若不使用,请将此引脚连接到AGND。
I2C/PMBus串行时钟输入和输出(开漏)。
此信号参考AGND。
I2C/PMBus串行数据输入和输出(开漏)。
此信号参考AGND。
PMBus控制信号。
建议在CTRL引脚和AGND连接一个1nF电容,以实现噪声去抖和去耦。
此信号参考AGND。
电源良好输出(开漏)(PG)/低电平有效SMBusALERT信号(ALT)。
通过上拉电阻(通常为2.2kΩ)将此引脚连接至VDD。
PG信号参考AGND。
有关SMBus规范的信息,请参阅“PMBus特性”部分。
2.6V稳压器的输出。
在此引脚与AGND之间连接一个至少为330nF的去耦电容;该电容应尽可能靠近ADP1050,以最大程度缩短PCB走线长度。
建议不以此引脚为基准或使用阻性分压器产生其他逻辑电平。
正电源输入。
3.0V至3.6V的电压。
此信号参考AGND。
在此引脚与AGND之间连接一个2.2µF去耦电容;该电容应尽可能靠近ADP1050,以最大程度缩短PCB走线长度。
通用模拟地。
内部模拟电路地和数字电路地通过焊线星型连接到此引脚。
电阻输入。
此引脚设置内部PLL频率的内部参考。
在此引脚和AGND之间连接一个10kΩ电阻(±0.1%)。
此信号参考AGND。
地址选择输入。
此引脚用于设置I2C/PMBus地址。
ADD和AGND之间连接一个电阻。
此信号参考AGND。
Rev.A|Page9of92 ADP1050 引脚编号引脚名称 20 RTD EP 说明 热敏电阻输入。
将一个热敏电阻(R25=100kΩ(1%)、β=4250(1%))与一个16.5kΩ(1%)电阻和一个1nF滤波电容并联连接。
此引脚参考AGND。
若不使用,请将此引脚连接到AGND。
裸露焊盘。
ADP1050封装底部有一个裸露焊盘。
为提高焊接接头的可靠性并实现最大散热效果,建议将裸露焊盘焊接到PCB的AGND层。
Rev.A|Page10of92 典型性能参数 2.52.0MAXSPEC 1.5 VSADCACCURACY(%FSR) 1.0 0.5 MEAN MAX
0 –0.5 MIN–1.0 –1.5 –2.0–2.5 –60–40–20 MINSPEC 020406080TEMPERATURE(°C) 100120140 图
4.VSADC精度与温度的关系(从FSR的10%至90%) VFADCACCURACY(%FSR) 2.52.0MAXSPEC 1.5 1.0 0.5MEAN
0 MAX –0.5MIN –1.0 –1.5MINSPEC –2.0 –2.5–60–40–20 020406080TEMPERATURE(°C) 100120140 图
5.VFADC精度与温度的关系(从FSR的10%至90%) 2.5MAXSPEC 2.0 1.5 1.0 0.5MEAN
0 MAX –0.5MIN–1.0 –1.5 –2.0–2.5 –60–40–20 MINSPEC 020406080TEMPERATURE(°C) 100120140 图
6.CS1ADC精度与温度的关系(从FSR的10%至90%) CS1ADCACCURACY(%FSR) 12039-009 12039-008 12039-007 CS1OCPCOMPARATORREFERENCE(V) CS1OCPCOMPARATORREFERENCE(V) RTDADCACCURACY(%FSR) ADP1050 12039-011 2.52.0MAXSPEC 1.5 1.0 0.5 MEAN MAX
0 –0.5 MIN –1.0 –1.5MINSPEC –2.0 –2.5–60–40–20 020406080TEMPERATURE(°C) 100120140 图
7.RTDADC精度与温度的关系(从FSR的10%至90%) 1.23 1.22MAXSPEC 1.21MEAN MAX 1.20 MIN 1.19MINSPEC 1.18 1.17–60–40–20 020406080TEMPERATURE(°C) 100120140 图
8.CS1OCP比较器基准与温度的关系(1.2V基准电压) 0.280 0.2650.2500.235 MEAN MAXSPECMAXMIN MINSPEC 0.220–60–40–20 020406080TEMPERATURE(°C) 100120140 图
9.CS1OCP比较器基准与温度的关系(0.25V基准电压) 12039-012 12039-113 Rev.A|Page11of92 ADP1050 工作原理 ADP1050是一款灵活、易用的数字电源控制器。
ADP1050集成了电源控制所需的典型功能,如: •输出电压检测和反馈•输入电压前馈控制•数字环路滤波器补偿•PWM生成•电流、电压和温度检测•一般管理和I2C/PMBus接口•校准和调整 控制输出电压的主要功能是通过反馈ADC、数字环路滤波器和数字PWM引擎来实现的。
反馈ADC采用已获专利的多路径架构,包括一个高速低分辨率(快速低精度)ADC和一个低速高分辨率(慢速高精度)ADC。
ADC输出合并形成高速、高分辨率反馈路径。
环路补偿利用数字滤波器实现。
该比例-积分-微分(PID)补偿器位于数字域中,可实现滤波器特性的简易编程,这在定制设计和调试设计中有重大价值。
PWM引擎产生最多4路可编程PWM输出,用于控制原边FET驱动器和同步整流FET驱动器。
这种编程特性使许多通用和特殊的开关电源拓扑得以实现。
CS1 VF 该器件具有传统的电源管理特性,如输入电压检测、输出电压检测、原边和副边电流检测。
器件提供丰富的保护功能,包括过压保护(OVP)、过流保护(OCP)、过温保护(OTP)和欠压保护(UVP)等。
这些特性可通过I2C/PMBus数字总线接口编程。
此接口还用于校准。
通过该数字总线接口,还可提供其它信息,如输入电流、输出电流和故障标志。
内部EEPROM能存储所有编程值,支持在没有微控制器的情况下实行独立控制。
免费提供可供下载的GUI,它包含所有对ADP1050进行编程所需的软件。
欲获取最新的GUI软件和用户指南,请访问:/digitalpower。
ADP1050采用3.3V单电源供电,额定温度范围为−40°C至+125°
C。
VS+VS– OUTAOUTB SR1SR2 ADC ADC PWMENGINE DIGITALCORE 8kBEEPROMPMBus ADC VREF DACADC OSC UVLOLDO OVP RTDADDRESAGNDVDD 1.2V0.25V 12039-013 SYNI/FLGI SCLSDACTRL 图10.功能框图 PG/ALTVCORE Rev.A|Page12of92 PWM输出(OUTA、OUTB、SR1、SR2) PWM输出用于控制原边驱动器和同步整流器驱动器。
它们可用于多种拓扑,包括硬开关全桥、半桥、推挽、双开关正向、有源箝位正向和交错降压。
上升沿和下降沿之间的延迟可单独编程。
在设置PWM时应特别小心,避免直通。
建议使用ADP1050GUI软件对这些输出进行编程。
图11显示采用同步整流驱动有源箝位正向拓扑的示例配置。
QA、QB、QSR1和QSR2开关由PWM输出(OUTA、OUTB、SR1和SR2)分别驱动。
图12显示GUI中图11所示电源级的PWM设置示例。
PWM输出相互之间完全同步。
因此,重新编程多个输出时,应当首先更新所有寄存器,然后将信息一次性锁存到阴影寄存器。
重新编程时,输出暂时禁用。
为确保新PWM时序和开关频率设置同时编程,应通过设置寄存器0xFE61[2:1](GO命令),将一个特殊指令发送到ADP1050。
不使用PWM输出时,建议通过寄存器0xFE53[5:4]和寄存器0xFE53[1:0]将其禁用。
ADP1050 有关PWM时序的更多信息,请参见“PWM输出时序寄存器”部分。
同步整流 使用同步整流时,建议将SR1和SR2用作同步整流管的PWM控制信号。
这些PWM信号与其他PWM的配置类似。
SRPWM的输出可以采用软启动的方式。
SR软启动可通过寄存器0xFE08[4:0]编程。
•SR软启动禁用时(寄存器0xFE08[1:0]=00),SR信号使能时的占空比即等于其PWM的调制值。
•SR软启动使能时(寄存器0xFE08[1:0]=11),SR1和SR2上升沿按照寄存器0xFE08[3:2]设置的步进,从tRX+tMODU_LIMIT位置左移到tRX+tMODULATION位置。
tRX代表SR1的上升沿时序(tR5)和SR2的上升沿时序(tR6)(参见图58);tMODU_LIMIT代表寄存器0xFE3C定义的调制限值(参见图57);tMODULATION代表实时调制值。
•即使SR1和SR2输出未被编程为需要调制,SR软启动仍可应用。
SR软启动使能时,SR1和SR2上升沿按照寄存器0xFE08[3:2]设置的步进,从tRX+tMODU_LIMIT位置左移到tRX位置。
DCINPUT QSR1 QSR2 QAQB ISOLATEDDRIVER DRIVER SR1SR2OUTAOUTB 图11.采用同步整流的有源箝位正激拓扑的PWM分配 12039-120 12039-121 图12.采用同步整流的有源箝位正激拓扑的PWM设置,使用ADP1050GUIRev.A|Page13of92 ADP1050 SR软启动的优势在于它能最大程度地降低无软启动情况下SRFET上电时的输出电压跌落。
SRx信号不用软启动的好处是,它们有助于尽量降低负载变化造成的输出电压波动。
使用寄存器0xFE08[4],SR软启动可编程为仅发生一次(即第一次使能SRx信号的时候),或编程为每次SRx信号使能时都发生。
当编程ADP1050使其使用SR软启动时,应将SR1下降沿(tF5)设为比SR1上升沿(tR5)更低的值,并将SR2下降沿(tF6)设为比SR2上升沿(tR6)更低的值,以确保该功能正常工作。
在SR软启动期间,SRx的上升沿从右侧(tRX+tMODU_LIMIT位置)逐渐移动到左侧以提高占空比。
ADP1050非常适合用于隔离式拓扑中的DC-DC转换器。
由于隔离器件的存在,每次PWM信号越过隔离栅,便会增加传播延迟。
使用寄存器0xFE3A[5:0],可以设置一个可调延迟(0ns到315ns,步长为5ns),使SR1和SR2均延迟一定的时间,以便补偿额外的传播延迟。
这样,所有PWM边沿都可以对齐(参见图58)。
PWM调制限值和180°相移 调制限值寄存器(寄存器0xFE3C)可编程为向任意PWM信号施加最大调制限值,由此限制任意PWM输出的调制范围。
使能调制时,最大调制限值统一应用于所有PWM输出。
此限值(tMODU_LIMIT)是默认时序调制边沿的最大时间变化量,遵循配置的调制方向(参见图13)。
不存在最小占空比限值设置。
因此,用户必须基于最小调制设定上升沿和下降沿。
OUTX tRXtFX tMODU_LIMIT OUTYt0 tRYtFY tS/2 tMODU_LIMIT tS 3tS/2 12039-015 图13.设置调制限值 寄存器0xFE3C中的每个LSB均对应不同的时间步长,数值取决于开关频率(见表137)。
如果ADP1050用于控制双端拓扑(如全桥、半桥或推挽),则应利用寄存器0xFE13[6]使能双端拓扑模式。
这种情况下,每个半周期中的调制限值是寄存器0xFE3C编程的调制值的一半。
调制边沿不能超出一个开关周期。
要扩展某些应用的调制范围,可以利用寄存器0xFE3B[5:4]和寄存器0xFE3B[1:0]使能180°相移。
180°相移禁用时,上升沿时间和下降沿时间参考开关周期的起始时间(参见图13中的tRX和tFX)。
180°相移使能时,上升沿时间和下降沿时间参考开关周期的一半(参见图13中的tRY和tFY,二者参考tS/2)。
因此,当禁用180°相移时,边沿始终位于t0和tS之间。
当使能180°相移时,边沿位于tS/2和3tS/2之间。
180°相移功能可用来扩展多相交错转换器的最大占空比。
图14显示一个双相交错降压转换器。
相对于OUTA和SR2PWM输出,OUTB和SR1PWM输出可以编程为180°相移。
建议使用ADP1050GUI来评估此特性。
DCINPUT DRIVER LOAD DRIVER 12039-118 OUTASR2 OUTBSR1 图14.ADP1050控制的双相交错降压转换器 频率同步 ADP1050可以编程为从器件,使用SYNI/FLGI引脚信号作为参考,使内部编程的PWM时钟与一个外部时钟同步。
施加于SYNI/FLGI引脚的外部时钟周期必须在内部编程的PWM时钟周期的90%到110%范围内。
SYNI信号的最小脉冲宽度为360ns。
从SYNI信号的上升沿到内部时钟周期的开始有760ns的传播延迟。
为了利用不同的控制器实现交错控制,可以通过寄存器0xFE11设置更多延迟时间。
为实现异步操作与同步操作之间的平滑过渡,寄存器0xFE12[6]中有一个针对同步的相位捕捉范围位,用于设置捕捉外部时钟信号的相位范围。
同步使能时,ADP1050检测外部时钟信号与内部时钟信号之间的相移。
当相移落在相位捕捉范围内时,同步开始。
Rev.A|Page14of92 ADP1050与外部时钟频率同步的方式如下:
1.同步功能由寄存器0xFE12[3]和寄存器0xFE12[0]使能,ADP1050开始检测施加于SYNI/FLGI引脚的外部时钟信号的周期。

2.如果外部时钟的最近64个连续周期的所有周期均落在内部切换时钟周期的90%到110%范围内,则ADP1050将使用当前的最新周期作为同步参考,并确定外部时钟的周期。
此间隔为t2或t4,如图15所示。
否则,ADP1050将放弃该周期,寻找下一个周期(频率捕捉模式)。

3.确定外部时钟周期后,ADP1050检测外部时钟(加上寄存器0xFE11设置的延迟时间)与内部PWM信号之间的相移。
如果相移在相位捕捉范围内,内部和外部时钟就会同步(相位捕捉模式)。

4.PWM时钟与外部时钟同步。
逐周期同步开始。

5.如果外部时钟信号在任何时候丢失,或者该周期超过最 小限值(内部编程频率的89%)或最大限值(内部编程频率的114%),ADP1050将把最后有效的外部时钟信号作为同步参考源。
与此同时,它还检测同步参考与内部时钟之间的相移。
当相移落在相位捕捉范围内时,PWM时 ADP1050 钟返回到内部振荡器设置的内部时钟。
此间隔为t1或t3,如图15所示。
这是第一个同步解锁条件,称为同步解锁模式
1,其中开关频率超出范围(范围是内部编程频率的89%至大约114%)。

6.如果外部SYNI信号的周期发生显著变化(例如相邻周期的时间差超过280ns),ADP1050将把最后有效的外部时钟信号作为同步参考源。
与此同时,它还检测同步参考与内部时钟之间的相移。
当相移落在相位捕捉范围内时,PWM时钟返回到内部振荡器设置的内部时钟。
这是第二个同步解锁条件,称为同步解锁模式
2,适用于相移超过280ns的情况。
图15给出了同步工作图。
内部频率fSW_INT为ADP1050的内部自由振荡频率。
同步锁定前,ADP1050以fSW_INT运行。
外部频率fSW_EXT是ADP1050必须与之同步的外部时钟频率。
同步锁定后,ADP1050以fSW_EXT运行。
ADP1050不允许开关频率越过97.5kHz、195.5kHz或390.5kHz的边界。
确保外部时钟不越过这些边界。
否则,内部开关频率无法在这些边界的±10%范围内设置。
fSW 114%fSW_INT110%fSW_INT fSW_INT 90%fSW_INT89%fSW_INT EXTERNALCLOCKFREQUENCY(fSW_EXT) INTERNALCLOCKFREQUENCY(fSW_INT) OPERATINGSWITCHINGFREQUENCY t1 t2 t3 t4 12039-018 UNITON UNITOFF 图15.同步工作 UNITON TIME Rev.A|Page15of92 ADP1050 SYNIENABLEREG0xFE12[3] SYNI/FLGI SYNI/FLGISELECTIONREG0xFE12[0] SYNIMODE 320nsDEBOUNCE FLGIMODE POLARITYREG0xFE12[2] SYNIDELAYTIMESETTING REG0xFE11 0µsDEBOUNCE DEBOUNCETIMEREG0xFE12[1]100µsDEBOUNCE 图16.同步配置 ±3.125% PHASECAPTURERANGESELECTION REG0xFE12[6] ±6.25% SYNCOPERATIONASSLAVEDEVICE FLAGINFLAGRESPONSE REG0xFE03[3:2] 12039-017 12039-122 图17.同步期间的边沿调整参考 为确保同步之前和之后的死区时间保持不变,寄存器 电压反馈检测(VS+、VS−引脚) 0xFE6D和寄存器0xFE6F每个PWM边沿的参考点ts/2或ts。

例如,OUTA下降沿(tF1)参考½xtS位置,意味着tF1与½xtS的时间差在同步过渡期间是一个常数。
图17显示了一个全桥拓扑中的边沿调整参考设置示例。
输出电压检测和调整 输出电压检测和调整功能用于对远程输出电压进行控制、监测和欠压保护。
VS−(引脚2)和VS+(引脚3)是全差分输入。
电压检测点可用数字方式校准,以去除外部元件引起的任何误差。
此校准可在生产环境下进行,且设置可保存在 供电轨上的电压检测点需要一个外部电阻分压器(图18中的R1和R2),以便使VS+和VS−引脚之间的标称差模信号变为1V(见图18)。
使用外部电阻分压器是有必要的,因为ADP1050的VSADC输入范围是0V至1.6V。
当R1和R2已知时,VOUT_SCALE_LOOP参数可通过下式计算: VOUT_SCALE_LOOP=R2/(R1+R2) 在一个电阻分压器为11kΩ和1kΩ的12V系统中,VOUT_SCALE_LOOP可计算如下: VOUT_SCALE_LOOP=1kΩ/(11kΩ+1kΩ)=0.08333 ADP1050的EEPROM中(更多信息参见“电源校准和调整” 部分)。
LOAD 对于电压监控,READ_VOUT输出电压命令(寄存器0x8B)每10ms更新一次。
ADP1050将每个ADC样本存储10ms,然后在10ms周期结束时计算平均值。
因此,若寄存器0x8B至少每10ms读取一次,则将获得真正的平均值。
电压信息可通过I2C/PMBus接口获取。
ADP1050的控制环路采用已获专利的多路径架构。
输出电压通过两个ADC同时进行转换:一个高精度ADC和一个高速ADC。
完整的信号在数字补偿器中重建并处理,以提供高性能和成本具有竞争力的解决方案。
DIGITALCOMPENSATOR VOLTAGESENSEREGISTERS HIGHSPEEDADC ACCURATEADC VS+R1VS–R2 VOUT_UV_FAULTFLAG VOUT_UV_FAULT_LIMIT 图18.电压检测配置 12039-020 Rev.A|Page16of92 电压检测ADCADP1050的反馈环路中使用了两种Σ-Δ型ADC: •低频(LF)ADC,工作频率为1.56MHz•高频(HF)ADC,工作频率为25MHz Σ-Δ型ADC的分辨率为1位,且与传统Flash型ADC的工作方式不同。
能够达到的等效分辨率取决于Σ-Δ型ADC的输出位流滤波时间。
Σ-Δ型ADC与奈奎斯特速率ADC也有差别,因为其整个频谱内的量化噪声不一致。
频率较低时,噪声降低。
频率较高时,噪声提高(见图19)。
图19.ADC噪声性能 低频ADC的工作频率约为1.56MHz。
对于特定的带宽,等效分辨率可计算如下: ln(1.56MHz/BW)/ln
(2)=N位例如,带宽为95Hz时,等效分辨率/噪声为: ln(1.56MHz/95Hz)/ln
(2)=14位带宽为1.5kHz时,等效分辨率/噪声为: ln(1.56MHz/1.5kHz)/ln
(2)=10位高频ADC有一个25MHz时钟。
采用梳状滤波器进行处理,并以开关频率输出至数字比较器。
选定采样频率时的等效分辨率参见表
5。

5.选定开关频率下高频ADC的等效分辨率 fSW(kHz) 高频ADC分辨率(位) 49至87
9 97.5至184
8 195.5至379
7 390.5至625
6 高频ADC的范围是±25mV。
使用97.5kHz的基本开关频率和8位高频ADC分辨率时,量化噪声为0.195mV(1LSB=2x25mV/28=0.195mV)。
开关频率提高到195.5kHz且使用7位高频ADC分辨率时,量化噪声为0.391mV(1LSB=2x25mV/27=0.391mV)。
开关频率提高到390.5kHz时,量化噪声升高至0.781mV(1LSB=2x25mV/26=0.781mV)。
ADP1050 输出电压调整命令在ADP1050中,用于控制或读取输出电压或相关参数的电压数据采用线性数据格式。
线性格式指数为固定值−10(十进制,参见表21中的VOUT_MODE命令、寄存器0x20)。
下列三个基本命令用于设置输出电压: •VOUT_COMMAND命令(寄存器0x21,表22)•VOUT_MARGIN_HIGH命令(寄存器0x25,表26)•VOUT_MARGIN_LOW命令(寄存器0x26,表27) 通过OPERATION命令(寄存器0x01,表13)选择这三个命令之
一。
VOUT_MAX命令(寄存器0x24,表25)设置ADP1050可以控制的输出电压上限,与任何其它命令或命令组合无关。
输出电压调整期间,使用VOUT_TRANSITION_RATE命令(寄存器0x27,表28)设置VS±引脚改变电压的速率(mV/µs)。
数字补偿器 使用内部可编程数字补偿器改变电源的控制环路。
此处采用3类数字补偿器架构。
该3类补偿器由一个低频滤波器(其输入来自低频ADC)和一个高频滤波器(其输入来自高频ADC)重建。
从电压检测ADC输出到数字补偿器输出,数字补偿器在z域中的传递函数为: H(z)=d×z+c×z−b204.8×mz−112.8z−a 其中a=高频滤波器极点寄存器值/256(寄存器0xFE32/256)。
b=高频滤波器零点寄存器值/256(寄存器0xFE31/256)。
c=高频滤波器增益寄存器值(寄存器0xFE33)。
d=低频滤波器增益寄存器值(寄存器0xFE30)。
m为比例因子:m=1when49kHz≤fSW<97.5kHzm=2when97.5kHz≤fSW<195.5kHzm=4when195.5kHz≤fSW<390.5kHzm=8when390.5kHz≤fSW 若要定制环路响应以满足特定应用的需要,则低频增益(由d表示)、高频滤波器的零点位置(由b表示)、高频滤波器的极点位置(由a表示)和高频增益(由c表示)均可单独进行设置(见“数字补偿器和调制设置寄存器”部分)。
Rev.A|Page17of92 ADP1050 建议使用ADP1050GUI对补偿器进行编程。
GUI以s域中的波特图显示滤波器响应,并计算电源的所有稳定性标准。
要将z域的值传递给s域,应将下列双线性变换方程代入H(z)方程中: z(s)=2fSW+s2fSW−s 其中,s是s域值。
滤波器在控制环路中引入了额外的相位延迟因素。
在每个开关周期开始时,数字补偿器电路将占空比信息发送到数字PWM引擎(不像模拟控制器那样对占空比信息作持续判断)。
ADC采样和抽取滤波器存在额外的延迟。
对于相位裕量,该额外相位延迟(Φ)表示为: Φ=360×fC/fSW其中fC为截止频率。
fSW是开关频率。
十分之一开关频率时的相位延迟为36°。
GUI将此相位延迟计算在内。
请注意,ADP1050GUI不再将其它延迟纳入计算,如输出和传播延迟。
主补偿器称为正常模式补偿器,通过寄存器0xFE30至寄存器0xFE33进行编程。
此外,软启动期间会使用一个专用滤波器。
软启动程序结束时,该滤波器禁用,随后使用电压环路数字补偿器。
软启动滤波器增益可利用寄存器0xFE3D[1:0]编程为1、2、4或8的值。
闭环输入电压前馈控制和VF检测 ADP1050支持闭环输入电压前馈控制,以便改善输入瞬态性能。
VF值由前馈ADC检测,用于与数字补偿器的输出相除。
结果送入数字PWM引擎。
输入电压信号可在隔离变压器的次级绕组中心抽头处检测;该信号必须使用剩余电流保护器(RCD)电路网络滤波,以消除开关节点的电压尖峰。
或者,也可以从辅助功率变压器的绕组检测输入电压信号。
当施加标称输入电压时,VF引脚(引脚4)电压必须设为1V。
前馈ADC的采样周期为10μs。
因此,基于输入电压修改PWM输出的判断是以该速率做出的。
如图20所示,前馈方案根据VF电压修改调制值。
当VF输入为1V时,线路电压前馈无效。
例如,若数字补偿器输出保持不变,且VF电压变为初始值的50%(但仍高于0.5V),则OUTx边沿的调制值(配置用于调制)翻倍。
FROMTHEVINSENSECIRCUIT VIN_UV_FAULTFLAGREG0x7C[4] READ_VINREG0x88 Σ-ΔADC R1 0VTO1.6VVF REG0x35, VIN_LOW REG0x36 FLAGREG0x7C[3]REG0xFE29[5] R2 FEED- FORWARD 1/x ADC 0.5VTO1.6V DPWMENGINE DIGITALCOMPENSATOR 12039-022 图20.闭环输入电压前馈配置 若数字补偿器输出保持不变,且VF电压变为初始值的200%(但仍低于1.6V),则OUTx边沿的调制值(配置用于调制)减半(见图21)。
寄存器0xFE3D[3:2]用于对可选输入电压前馈功能进行编程。
VF引脚也有一个低速、高分辨率Σ-Δ型ADC。
此ADC的更新速率为800Hz,分辨率为11位。
ADC输出值存储在寄存器0xFEAC中,且被转换为READ_VIN命令(寄存器0x88)。
此值为输入电压监控和标志功能提供信息。
VF DIGITALFILTEROUTPUT tMODULATION OUTx tMODULATION tS tS 图21.闭环输入电压前馈改变调制值 12039-023 Rev.A|Page18of92 开环输入电压前馈工作 ADP1050可在开环输入电压前馈模式下工作。
这种模式下,输入电压被检测为前馈信号,用于产生PWM输出。
如图22所示,可编程调制参考修改数字补偿器输出。
代表输入电压的VF值被送入前馈ADC,以便对调制参考进行分压。
此分压的结果送入PWM引擎。
占空比值与输入电压成反比。
FROMTHEVINSENSECIRCUIT VIN_UV_FAULTFLAGREG0x7C[4] READ_VINREG0x88 Σ-ΔADC 0VTO1.6VVF VIN_LOWFLAGREG0x7C[3]REG0xFE29[5] 1/x REG0x35,REG0x36 FEEDFORWARDADC 0.5VTO1.6V DPWMENGINE MODULATIONREFERENCEREG0xFE63ANDREG0xFE64 12039-024 图22.开环前馈工作 通过下式得出输出电压公式: D=VIN_NOMVIN ×(tREF×fSW) 以及 VOUT=VIN×Dn 这样,输出电压可通过下式获得: ()VIN_NOM×tREF×fSW VOUT=n 其中: D为占空比值。
VIN_NOM为标称输入电压。
VIN为输入电压。
VOUT为输出电压。
n为主变压器的匝数比。
tREF为调制参考,由寄存器0xFE63和寄存器0xFE64设置。
fSW是开关频率。
在导出VOUT的公式中,输入电压VIN被抵消。
因此,当输入电压改变时,输出电压无变化。
寄存器0xFE63和寄存器0xFE64设置调制参考,依据是目标输出电压和VF引脚电压为1V时的标称输入电压(见图22)。
ADP1050 开环输入电压前馈工作的PWM设置与一般闭环工作类似。
下降沿时序、上升沿时序和调制的设置方式与闭环工作相同,使用寄存器0xFE3E至寄存器0xFE52。
寄存器0xFE09[4:3]设置调制边沿的软启动速度。
寄存器0xFE3D[6]用于使能开环前馈工作。
寄存器0xFE3D[7]用于使能开环前馈工作的软启动程序。
开环前馈工作的标志设置与一般闭环工作类似。
由于输出电压的调节方式与闭环工作不同,因此某些设置无效,如VOUT设置、数字补偿器设置和恒流模式设置等。
其他设置可以按照与闭环工作类似的方式进行编程。
开环工作 ADP1050也可在开环模式下工作。
这种模式下,PWM输出的上升沿和下降沿在正常工作期间是固定的。
因此,输出电压随着输入电压而改变。
此类拓扑包括全桥、半桥和推挽转换器。
开环工作的PWM设置与一般闭环工作不同。

1.使用寄存器0xFE3E至寄存器0xFE4F设置上升沿时序和下降沿时序。
通常,建议使用约50%的占空比设置,以便简化零电压开关操作。
建议使用180°的相移功能以保证PWM输出平衡。

2.将值0x00写入寄存器0xFE3C,以便将调制限值设为0µs。

3.对OUTA和OUTB输出的下降沿应用负调制,以便执行 软启动。
不建议使用SR1和SR2的软启动。

4.将111111写入寄存器0xFE67[5:4]和寄存器0xFE67[1:0], 把所有PWM通道设置为开环工作模式。
设置寄存器0xFE09[7]以使能软启动程序。
软启动速度通过寄存器0xFE09[4:3]指定。

5.始终设置寄存器0xFE09[2]=
1。
软启动斜坡时间由tF2−tR2确定。
由于输出电压不经调节,因此某些设置无效,如VOUT设置、数字补偿器设置和恒流控制等。
其他设置可以编程为与一般闭环工作相似的值。
Rev.A|Page19of92 ADP1050 CS1电流检测(CS1引脚) CS1电流检测输入(引脚5)检测、保护、控制原边输入。
可对CS1进行校准,降低外部元器件造成的误差。
电流检测1(CS1)通常用于监控和保护原边电流,该电流一般使用电流互感器(CT)进行检测。
CS1引脚上的信号输入ADC,用于电流监控。
ADC的范围是0V到1.60V。
输入信号也被送入一个模拟比较器,以便实现逐周期限流和IIN过流快速保护;基准电压为0.25V或1.2V,由寄存器0xFE1B[6]设置。
CS1电流检测的典型配置如图23所示。
VIN CS1 ADC12BITS REFERENCEREG0xFE1B[6] CYCLE-BY-CYCLECURRENTLIMITINGANDIINFASTOCP 图23.电流检测1(CS1)操作 CS1ADC用于测量原边电流的均值。
ADC以1.56MHz的频率采样,并在READ_IIN命令(寄存器0x89)中报告CS1读数(12位);异步均值速率为10ms、52ms、105ms或210ms,由寄存器0xFE65[1:0]设置。
针对CS1可设置各种IIN过流快速故障限值和响应操作,详见“电流检测和限值设置寄存器”部分。
软启动和关断开/关控制 OPERATION命令(寄存器0x01)和ON_OFF_CONFIG命令(寄存器0x02)控制ADP1050的上电和关断行为。
OPERATION命令与CTRL引脚(引脚13)的输入一道控制ADP1050的开和关。
开关ADP1050所需的CTRL引脚输入与串行总线命令的组合是由ON_OFF_CONFIG命令配置。
当要求ADP1050开启时,电源接通(PSON)信号使能,ADP1050执行软启动程序以开始电源转换。
软启动当要求ADP1050开启时,VDD上电并初始化,随后PSON信号使能。
控制器等待用户指定的开启延迟时间(TON_DELAY,寄存器0x60),然后初始化输出电压软启动斜坡。
随后执行软启动,主动调节输出电压,并以数字方式让目标电压缓慢上升到要求的电压设定点。
电压斜坡的上升时间由TON_RISE命令(寄存器0x61)设置,目的是最大程度地降低启动电压斜坡相关的浪涌电流。
非零预偏置电压会延长开启延迟时间并缩短上升时间。
12039-02512039-029 CTRLPIN REG0x02[1] OPERATION(SOFTWARE) REG0x01[7:6] ONOFF IMMEDIATEOFF REG0x02[0]DELAYOFF IMMEDIATEOFFON DELAYOFF ALWAYSON VOUTCOMMAND VOUTMARGINLOW REG0x02[4:2] VOUTMARGINHIGHREG0x01[5:4] ON/OFFOPERATION 图24.开/关控制图 Rev.A|Page20of92 PSONSIGNAL TON_DELAY REG0x60 t0 t1 TON_RISEREG0x61 ADP1050 HFADCSETTLING DEBOUNCE PGOODDEBOUNCE REG0xFE3D[5:4] REG0xFE0E[3:2] t2 t3 t4 VOUT SOFT_START_FILTERFLAGREG0xFEA2[0] POWER_OFFFLAGREG0x78[6]ANDREG0x79[6] 12039-030 PG/ALTPIN 图25.软启动时序图 当用户开启电源时,如下软启动过程就会启动(见图25): 1.t0时,使用OPERATION命令、ON_OFF_CONFIG命令和/或CTRL引脚使能PSON信号。
ADP1050验证初始标志显示无异常。

2.ADP1050等待编程设定的TON_DELAY时间后,控制电源电压于t1开始缓慢上升。
软启动滤波器增益(由寄存器0xFE3D[1:0]设置)用于闭环控制。

3.软启动开始让内部基准电压缓慢上升。
软启动斜坡时间利用TON_RISE命令设置。
4.t2时,软启动斜坡达到输出电压设定点。
高频ADC开始建立过程。

5.利用寄存器0xFE3D[5:4]可设置额外的高频ADC建立去抖时间。
如果使用去抖时间,则高频ADC在t3时激活。
t2与t3之间的时间就是高频ADC建立去抖时间。
t3时,控制环路从软启动滤波器切换到正常滤波器。
若不存在故障,PGOOD信号将等待编程设定的去抖时间(寄存器0xFE0E[3:2]),然后PG/ALT引脚在t4时变为高电平。
若在软启动斜坡期间(TON_RISE命令设置的时间,t1至t2)发生故障,ADP1050将按照预先设定进行响应,除非该标志在软启动期间被屏蔽。
用户可以设置哪些标志在软启动期间有效。
软启动斜坡结束时(t2),所有标志都有效。
更多信息参见“软启动期间的标志屏蔽”。
软启动斜坡期间还可以禁用SR1和SR2输出以及伏秒平衡功能。
更多信息参见“同步整流”部分和“伏秒平衡控制”部分。
软启动期间的数字滤波器软启动期间使用专用软启动滤波器。
软启动滤波器是一个具有可编程增益的纯低频滤波器。
软启动程序结束时(t2),该滤波器禁用,随后使用一般数字补偿器。
软启动滤波器增益通过寄存器0xFE3D[1:0]编程。
软启动滤波器用在基准电压源的爬升期间,直到VS高频ADC稳定下来。
用户可以设置(使用寄存器0xFE3D[4])是否增加高频ADC去抖时间。
高频ADC去抖时间是指从高频ADC建立到频率滤波器发挥作用的时间。
利用寄存器0xFE3D[5],去抖时间可设置为5ms或10ms。
在使用软启动滤波器的时间内,SOFT_START_FILTER标志置
1。
若在软启动期间发生快速负载瞬变,建议不要使用高频ADC去抖时间。
软件复位软件复位命令允许用户对ADP1050执行软件复位。
将1写入寄存器0xFE06[0]时,电源立即关闭,经过重启延迟时间后,再以软启动重启。
重启延迟时间可设置为0ms、500ms、1s或2s(寄存器0xFE07[1:0])。
如果TON_DELAY和重启延迟时间均被设置为0ms,则写入寄存器0xFE06[0]不起任何作用。
关断命令ADP1050关闭时,PSON信号清零。
根据OPERATION命令的设置,ADP1050立即关断或者等待用户指定的关闭延迟时间(TOFF_DELAY)后关断。
如果ADP1050因为发生故障而关闭,则关断操作由特定故障标志响应设置。
更多信息参见“电源监控、标志和故障响应”部分。
PGOOD标志设置去抖时间可在寄存器0xFE0E[1:0]中设置。
此去抖时间是指从满足PGOOD设置条件到PGOOD标志置1且PG/ALT引脚变为低电平的时间。
Rev.A|Page21of92 ADP1050 电源良好信号ADP1050有一个指示电源良好的引脚PG,此脚为开漏输出(PG/ALT,引脚14)。
当此引脚处于逻辑高电平时,电源正常。
此外,ADP1050还有一个电源良好标志PGOOD,它是电源良好的否定形式。
当该标志置1时,表示电源不正常。
可编程PG/ALT引脚和PGOOD标志来响应下列标志: •VIN_UV_FAULT•IIN_OC_FAST_FAULT•VOUT_OV_FAULT•VOUT_UV_FAULT•OT_FAULT•OT_WARNING 寄存器0xFE0D用于设置这些标志的屏蔽,防止其置位PGOOD标志并将PG/ALT引脚驱动到低电平。
寄存器0xFE0E[1:0]用于设置PG/ALT引脚变为低电平和PGOOD标志置1的去抖时间(见图26)。
POWER_GOOD_ON命令(寄存器0x5E)设置POWER_GOOD标志(寄存器0x79[11])一个输出电压限值,输出电压需要超过这个限制值才能使POWER_GOOD清零。
类似地,输出电压必须低于POWER_GOOD_OFF限值(寄存器0x5F),POWER_GOOD标志才能置
1。
当POWER_OFF、SOFT_START_FILTER、CRC_FAULT或ALT标志之一置1时,PG/PGOOD引脚总是变为低电平,POWER_GOOD标志总是置
1。
设置和清除PGOOD标志的去抖时间可在寄存器0xFE0E[3:0]中设置为0ms、200ms、320ms或600ms。
伏秒平衡控制 ADP1050具有专用电路,在全桥拓扑中工作时可保持主变压器的伏秒平衡。
使主电路无需使用隔直电容。
在交错式拓扑中,伏秒平衡还可用于电流平衡,确保每个交错的相位具有相同的功耗。
该电路监控流过全桥拓扑的两对桥臂的电流,并存储该信息。
它可补偿选定的PWM信号,确保全桥拓扑的两个桥臂电流相同。
CS1引脚用作该功能的输入。
电路需要几个开关周期才能有效工作。
施加到所选PWM输出每个边沿的最大调制量可通过寄存器0xFE54[2]编程为±80ns或±160ns。
伏秒平衡控制增益可通过寄存器0xFE54[1:0]编程。
PWM驱动信号的补偿是在两个选定输出的边沿处进行,使用寄存器0xFE55和寄存器0xFE57。
调制的方向也可通过这些寄存器编程。
软启动期间,可利用寄存器0xFE0C[1]禁用伏秒平衡控制。
对检测的CS1信号还可以执行上升沿消隐功能,从而获得更精确的控制结果。
消隐时间采用CS1逐周期限流消隐时间(参见“CS1电流检测”部分)。
为避免轻载条件下补偿不当,寄存器0xFE38中有一个CS1阈值用于使能伏秒平衡。
低于此阈值时,伏秒平衡禁用。
VIN_UV_FAULTIIN_OC_FAST_FAULT VOUT_OV_FAULTVOUT_UV_FAULT OT_FAULTOT_WARNING DEBOUNCEDEBOUNCEDEBOUNCEDEBOUNCEDEBOUNCEDEBOUNCE REG0xFE0D REG0xFE0F POWER_OFFSOFT_START_FILTER CRC_FAULTPOWER_GOOD 图26.PGOOD编程 Rev.A|Page22of92 PGOODFLAGREG0xFEA0[6] DEBOUNCEREG0xFE0E[3:0] PG/ALTPIN 12039-031 跳脉冲 跳脉冲功能可以降低极轻负载电流条件下的开关损耗,同时使输出电压保持稳定。
此功能可通过设置寄存器0xFE67[6]来激活。
随着输出电流下降,电源进入断续导通模式(DCM)。
在DCM下,调制值与负载电流成函数关系。
如果极轻负载电流要求的调制值(占空比)小于寄存器0xFE69设置的阈值,就会使能跳脉冲模式。
在跳脉冲模式下,PWM输出间歇式出现。
如果数字补偿器发出信号,要求的调制值小于寄存器0xFE69设置的阈值,则不会产生PWM脉冲。
如果数字补偿器发出错误信号,要求的调制值大于寄存器0xFE69设置的阈值,则会产生PWM脉冲。
跳脉冲模式在软启动期间始终处于关闭状态。
预偏置启动 预偏置启动功能使ADP1050能够在输出端实现带残压启动。
它保护电源在启动期间不受输出端上的现有外部电压影响,确保器件在电源达到规定值之前单调启动(见图27)。
PSON VOUT 0VPWMOUTPUTS 12039-033 图27.预偏置启动 预偏置启动功能由寄存器0xFE25[7]使能。
在预偏置启动期间,ADP1050软启动斜坡从VS±引脚上检测到的现有电压值开始,软启动斜坡时间成比例减少。
初始PWM调制值不是从0开始,而是从一个在输入电压与输出电压之间建立平衡关系的值开始。
此平衡避免输出电容突然充电或放电,实现单调且平稳的启动。
初始调制值通过下式计算: tMODU_INI =tMODU_NOM ×VOUTVOUT_NOM ×VIN_NOMVIN 其中: tMODU_INI是启动期间控制器开始产生PWM脉冲的初始调制值。
tMODU_NOM是寄存器0xFE39设置的调制值。
此值模拟输入电压和输出电压处于标称条件时的调制值。
ADP1050 VOUT是通过VS±引脚上检测到的输出电压。
VOUT_NOM是VOUT_COMMAND(寄存器0x21)设置的标称输出电压。
VIN_NOM是VF引脚电压=1V时的标称输入电压。
VIN是检测到的输入电压。
此外,设置寄存器0xFE6C[1]以确保正确工作。
要在电源关闭时检测输入电压(由VF表示),应使用额外电路,如辅助电源电路。
如果电源关闭时输入电压信号不可用,tMODU_INI值将根据tMODU_NOM和输出电压信息计算。
这种情况下,寄存器0xFE6C[1]清
0。
初始调制值计算如下: t =t ×VOUT MODU_INI MODU_NOMVOUT_NOM 其中: tMODU_INI是启动期间控制器开始产生PWM脉冲的初始调制值。
tMODU_NOM是寄存器0xFE39设置的调制值。
此值模拟输入电压和输出电压处于标称条件时的调制值。
VOUT是在VS±引脚上检测到的输出电压。
VOUT_NOM是VOUT_COMMAND(寄存器0x21)设置的标称输出电压。
如果选择闭环输入电压前馈功能,则输入电压从前馈环路引入,VIN值始终包括在初始调制值的计算中。
该模式下还可以使能SR软启动,以实现平滑过渡。
更多信息参见“同步整流”部分。
VDD和VCORE 施加VDD引脚的电压(VDD)后,ADP1050需过一段延迟时间才能调节电源。
当VDD上升至超过上电复位和UVLO电平时,VCORE引脚(引脚15)大约需要20μs才能达到2.6V的工作电平。
随后,EEPROM的内容便下载至寄存器。
下载需要约120μs。
EEPROM内容下载完毕后,ADP1050便可工作;然而,上电复位后,ADP1050最多需要52ms才能完成地址的初始化。
因此,上电复位后,建议主器件等待至少52ms再访问ADP1050。
若ADP1050编程为在此刻上电,则开始软启动斜坡。
否则,器件按照寄存器0x01和寄存器0x02中的设置等待PSON信号。
Rev.A|Page23of92 ADP1050 为了最大程度缩短走线长度,必须在VDD引脚(引脚16)和AGND引脚(引脚17)之间放置适当数值的去耦电容,并尽可能靠近器件。
同样的要求也适用于VCORE引脚(引脚15)。
建议不以VCORE引脚作为基准或使用阻性分压器产生其他逻辑电平。
芯片密码 上电时,ADP1050中的某些寄存器会被锁定和保护起来,防止进行读或写操作。
芯片锁定时,下列命令和所有只读寄存器可以使用: •Operation•ON_OFF_CONFIG•CLEAR_FAULTS•WRITE_PROTECT•RESTORE_DEFAULT_ALL•VOUT_COMMAND•VOUT_TRIM•VOUT_CAL_OFFSET 解锁芯片密码要解锁芯片密码,请使用CHIP_PASSWORD命令(寄存器0xD7),通过正确的密码(默认值=0xFFFF)执行两次连续写入。
在这两次写操作之间,若对器件中的其它寄存器执行读或写操作,就会中断芯片密码解锁。
CHIP_PASSWORD_UNLOCKED标志(寄存器0xFEA0[7])置1表示芯片密码已解锁,可进行访问。
锁定芯片密码要锁定芯片密码,请使用CHIP_PASSWORD命令(寄存器0xD7)写入任何不是正确密码的值。
CHIP_PASSWORD_UNLOCKED标志(寄存器0xFEA0[7])清0表示芯片密码已锁定,不能进行访问。
更改芯片密码要更改芯片密码,首先使用CHIP_PASSWORD命令(寄存器0xD7)写入旧密码,然后使用相同命令写入新密码。
这样芯片密码就变为新密码。
若要永久更改芯片密码,必须在芯片密码更改后,将寄存器内容保存到EEPROM中。
如果丢失了正确的芯片密码,使用RESTORE_DEFAULT_ALL命令(寄存器0x12)可恢复出厂默认设置。
这种情况下,所有用户设置均复位。
Rev.A|Page24of92 电源监控、标志和故障响应 ADP1050对检测信号拥有丰富的系统和故障条件监控能力。
系统监控功能包括电流、电压、功率和温度读数。
故障条件包括超出电流、电压、功率和温度的限值。
故障条件的限值是可编程的,超出限值时标志就会置位。
标志 ADP1050具有丰富的标志集,包括PMBus标准标志和特定制造商标志;超出某些限值、阈值或达到某些条件时,标志就会置位。
设置为1时,说明已发生故障或报警事件。
设置为0时,说明未发生故障或报警事件。
PMBus标准标志图28给出了ADP1050PMBus标准故障状态寄存器的汇总表。
CLEAR_FAULTS命令(寄存器0x03)用于同时清除PMBus状态寄存器(寄存器0x78至寄存器0x7E)中的所有位。
ADP1050 特定制造商标志寄存器0xFEA0至寄存器0xFEA2存储制造商特定的标志。
这些标志包括:•一般管理标志,如CHIP_PASSWORD_UNLOCKED、 VDD_OV、EEPROM_UNLOCKED和CRC_FAULT。
•可针对保护响应进行编程的标志,如CS3_OC_FAULT和 FLAGIN。
•状态标志,如PGOOD、SYNC_LOCKED、CHIP_ID、 PULSE_SKIPPING、modulation和SOFT_START_FILTER。
有关这些标志的详细说明,参见“特定制造商故障标志寄存器”部分。
STATUS_VOUT(REG0x7A) 7VOUT_OV_FAULT6VOUT_OV_WARNING5VOUT_UV_WARNING4VOUT_UV_FAULT3VOUT_MAXWARNING2TON_MAX_FAULT1TOFF_MAX_WARNING0VOUTTRACKINGERROR STATUS_IOUT(REG0x7B) 7IOUT_OC_FAULT6IOUT_OC_LV_FAULT5IOUT_OC_WARNING4IOUT_UC_FAULT3CURRENTSHAREFAULT2INPOWERLIMITINGMODE1POUT_OP_FAULT0POUT_OP_WARNING STATUS_TEMPERATURE(REG0x7D) 7OT_FAULT6OT_WARNING5UT_WARNING4UT_FAULT3RESERVED2RESERVED1RESERVED0RESERVED STATUS_WORD(REG0x79) (UPPERBYTEOFSTATUS_WORD) 15VOUT14IOUT13INPUT12MFR_SPECIFIC11POWER_GOOD10FANS9OTHER8UNKNOWN STATUS_BYTE(REG0x78) (LOWERBYTEOFSTATUS_WORD) 7BUSY6POWER_OFF5VOUT_OV_FAULT4IOUT_OC_FAULT3VIN_UV_FAULT2TEMPERATURE1CML0NONEOFTHEABOVE STATUS_INPUT(REG0x7C) 7VIN_OV_FAULT6VIN_OV_WARNING5VIN_UV_WARNING4VIN_UV_FAULT3VIN_LOW2IIN_OC_FAST_FAULT1IIN_OC_WARNING0PIN_OP_WARNING STATUS_MFR_SPECIFIC 7MANUFACTURERDEFINED6MANUFACTURERDEFINED5MANUFACTURERDEFINED4MANUFACTURERDEFINED3MANUFACTURERDEFINED2MANUFACTURERDEFINED1MANUFACTURERDEFINED0MANUFACTURERDEFINED STATUS_FANS_1_2 7FAN1FAULT6FAN2FAULT5FAN1WARNING4FAN2WARNING3FAN1SPEEDOVERRIDE2FAN2SPEEDOVERRIDE1AIRFLOWFAULT0AIRFLOWWARNING STATUS_CML(REG0x7E) STATUS_OTHER STATUS_FANS_3_
4 7CMD_ERR6DATA_ERR5PACKETERRORCHECKFAILED4MEMORYFAULTDETECTED3PROCESSORFAULTDETECTED2RESERVED1COMM_ERR0OTHERMEMORYORLOGICFAULT 7RESERVED6RESERVED5INPUTAFUSE/BREAKERFAULT4INPUTBFUSE/BREAKERFAULT3INPUTAOR’INGDEVICEFAULT2INPUTBOR’INGDEVICEFAULT1OUTPUTOR’INGDEVICEFAULT0RESERVED 7FAN3FAULT6FAN4FAULT5FAN3WARNING4FAN4WARNING3FAN3SPEEDOVERRIDE2FAN4SPEEDOVERRIDE1RESERVED0RESERVED 图28.故障状态寄存器汇总(ADP1050仅支持黑色命令,不支持灰色命令) 12039-034 Rev.A|Page25of92 ADP1050 特定制造商锁存标志ADP1050还有一组锁存标志寄存器(寄存器0xFEA3至寄存器0xFEA5)。
锁存标志寄存器的标志与寄存器0xFEA0至寄存器0xFEA2相同,但锁存寄存器中的标志会保持置位以便检测间歇性故障。
读取锁存标志寄存器将使该寄存器内的所有标志复位。
PSON信号也可复位锁存标志。
标志去抖时间特定制造商标志和PMBus标准标志的去抖时间是可编程的(见表6)。
去抖时间是指标志置位之前,必须连续触发故障条件的时间。
详情参见相应的寄存器设置。
去抖时间用于标志置位。
仅PGOOD标志有一个用于标志清零的去抖时间。
对于所有其他标志,寄存器0xFE05[7:6]指定的标志重新使能延迟时间(见表99)用作标志清零的去抖时间。
详情参见“特定制造商保护响应”部分。
一般管理标志CHIP_PASSWORD_UNLOCKED标志(寄存器0xFEA0[7])表示芯片密码处于解锁状态,所有寄存器都可以访问。
当电压VDD超过VDD过压闭锁(OVLO)阈值时,VDD_OV标志(寄存器0xFEA0[0])置
1。
利用寄存器0xFE05[4],去抖时间可设置为2μs或500μs。
该标志置1时,ADP1050关断。
寄存器0xFE05[5]置1时,无论VDD电压如何,该标志都会清
0。
EEPROM_UNLOCKED标志(寄存器0xFEA2[3])表示EEPROM处于解锁状态,可以更新。
CRC_FAULT标志(寄存器0xFEA2[2])表示下载EEPROM内容到内部寄存器时出错。
器件关断,需要PSON信号(在寄存器0x01和寄存器0x02中编程)和/或反转CTRL引脚(引脚13)以重新启动。
软启动期间的标志屏蔽标志屏蔽是指符合故障条件时,相应的标志置
1,但无相关操作。
下列标志在软启动期间始终处于屏蔽状态: •VOUT_UV_FAULT•OT_FAULT 下列标志可通过寄存器0xFE0B编程为在软启动期间屏蔽: •VOUT_OV_FAULT(位0)•CS3_OC_FAULT(位1)•IIN_OC_FAST_FAULT(位3)•VIN_UV_FAULT(位4)•FLAGIN(位6) 如果一个标志在软启动期间屏蔽,则在TON_DELAY时间内也会屏蔽。

6.标志去抖时间标志VOUT_OV_FAULTVOUT_UV_FAULTOT_FAULTOT_WARNINGCS3_OC_FAULTVIN_UV_FAULTFLAGINVDD_OVPGOOD 去抖时间 0ms,20ms,40ms,80ms,160ms,320ms,640ms,1280ms1sec0ms,100ms0ms,10ms,20ms,200ms0ms,2.5ms,10ms,100ms 0ms,200ms,320ms,600ms 寄存器0xFE26[7:6]0x45[2:0]0x50[2:0]0xFE2F[2]0xFE19[6:5]0xFE29[1:0]0xFE12[1]0xFE05[4]0xFE0E[3:0] Rev.A|Page26of92 第一个标志ID记录当ADP1050登记一个或多个故障条件时,它将第一个标志存储在专用第一个标志ID寄存器(寄存器0xFEA6)中。
第一个标志ID代表第一个触发关断响应的标志。
第一个标志ID寄存器不记录下列类型的标志: •配置为忽略的标志•配置的响应会导致PWM输出禁用,但在故障解决后不 使用软启动来重新启动PWM输出的标志•配置的响应只导致同步整流器禁用的标志 与简单标志相比,第一个标志ID寄存器可以为用户提供更多信息以便进行故障诊断。
该寄存器还存储之前的第一个故障ID。
通过设置寄存器0xFE0C[3],也可以将第一个标志ID寄存器的状态保存到EEPROM。
为了限制EEPROM写操作的数量,只将VDD电源复位后的第一个标志保存到EEPROM。
下一次VDD上电期间,第一个标志ID从EEPROM下载到第一个标志ID寄存器(寄存器0xFEA6)。
ADP1050 图29显示了第一个标志ID记录方案的时序图。
表7说明了图29所示的操作。
图29.第一个标志时序 表
7.第一个标志ID时序
1 步骤t0 t1 t2 t3t4t5t6 t7t8t9 操作 举例来说,EEPROM中的前一ID和当前ID分别为0和标志
X。
对ADP1050施加VDD电压时,第一个标志ID从EEPROM下载到第一个标志ID寄存器(寄存器0xFEA6)。
一个故障(标志Y)关断电源。
在第一个标志ID寄存器中,标志Y现在是当前标志ID,标志X是前一标志ID。
第一个标志ID寄存器相应地更新。
EEPROM随后更新以保存该信息。
在电源关闭时,发生另一个故障(标志Z)。
由于标志Z不是第一个引起关断的标志,因此第一个标志ID寄存器和EEPROM均不会更新。
标志Y清
0,但标志Z使电源保持关闭。
第一个标志ID寄存器和EEPROM不更新。
标志Z清
0。
第一个标志ID寄存器不更新。
经过标志重新使能延迟时间后,电源再次开启。
第一个标志ID寄存器不更新。
标志Z所指示的故障关断电源。
标志Z现在是当前第一个标志ID,标志Y是前一标志ID。
第一个标志ID寄存器相应地更新。
EEPROM不会更新以保存该信息。
标志Z清
0。
第一个标志ID寄存器不更新。
经过标志重新使能延迟时间后,电源再次开启。
第一个标志ID寄存器不更新。
VDD电压被移除,电源关闭。
1N/A表示不适用。
电源开 关 关 关关开关 关开关 寄存器中的第一个标志ID 前一ID 当前ID
0 标志
X EEPROM中的第一个标志ID 前一ID 当前ID
0 标志
X 标志
X 标志
Y 标志
X 标志
Y 标志
X 标志X
标志X标志X标志
Y 标志
Y 标志Y标志Y标志Y标志
Z 标志
X 标志X标志X标志X标志
X 标志
Y 标志Y标志Y标志Y标志
Y 标志Y标志
Y N/A 标志Z标志
Z N/A 标志X标志
X N/A 标志Y标志
Y N/A Rev.A|Page27of92 ADP1050 电压读数输入电压读数 输入电压在READ_VIN命令(寄存器0x88)中报告,每10ms更新一次。
VIN_SCALE_MONITOR命令(寄存器0xD8)设置用于提供正确的输入电压读数。
输入电压通过VF引脚(引脚4)检测。
VFADC的输入范围为1.6V。
原始数据存储在寄存器0xFEAC中。
读数为11位,意味着LSB大小为1.6V/2048=781.25μ
V。
由于输入电压信号可通过次级绕组的开关节点检测,因此主开关、变压器绕组和铜走线中的导通电流引起的压降会增加到输入电压检测误差中。
利用以下公式补偿该误差: YCOMP=YUNCOMP±(N×X÷211)其中:YCOMP是补偿后的VF值(寄存器0xFEAC[15:5])。
YUNCOMP是未补偿的VF值(寄存器0xFEAC[15:5])。
N是寄存器0xFE59[7:0]设置的补偿系数,极性在寄存器0xFE58[0]中设置。
X是寄存器0xFEA7[15:4]中的CS1电流值。
补偿后的VF值用于转换READ_VIN值。
输出电压读数输出电压在READ_VOUT命令(寄存器0x8B)中报告,每10ms更新一次。
VOUT_SCALE_MONITOR命令(寄存器0x2A)设置用于提供正确的输出电压读数。
VS电压值寄存器(寄存器0xFEAA)通过VS低频ADC每10ms更新一次。
VS低频ADC的输入范围为1.6V。
原始数据存储在寄存器0xFEAA中。
读数为12位,意味着LSB大小为1.6V/4096=390.625μ
V。
电流读数 默认情况下,电流读数每10ms更新一次;然而,可以利用寄存器0xFE65[1:0]将更新速率更改为52ms、105ms或210ms。
输入电流读数输入电流在READ_IIN命令(寄存器0x89)中报告。
IIN_SCALE_MONITOR命令(寄存器0xD9)设置用于提供正确的输入电流读数。
输入电流读数从CS1ADC获得,其输入范围为1.6V。
原始数据存储在寄存器0xFEA7中。
读数为12位,意味着LSB大小为1.6V/4096=390.625μ
V。
CS3电流读数CS3读数是利用CS1读数和占空比值计算的备选输出电流读数。
不使用电流检测电阻时,CS3读数可用作备选输出电流读数和保护。
该输出电流读数可通过以下公式计算: IOUT=ICS3×n其中,ICS3从寄存器0xFEA9[15:4]读取,n是主变压器的匝数比(n=NPRI/NSEC)。
寄存器0xFEA9[15:4]中的每个LSB大小是寄存器0xFEA7中CS1读数的LSB大小的4倍。
例如,如果寄存器0xFEA7[15:4]中的1LSB=0.1A,则寄存器0xFEA9[15:4]中的1LSB=0.4A。
功率读数输入功率读数 输入功率值(寄存器0xFEAE)是寄存器0xFEAC[15:5]中的VF电压值与寄存器0xFEA7[15:4]中的CS1电流值的乘积。
因此,功率读数使用电压和电流公式的组合来计算(单位为W)。
寄存器0xFEAE是一个16位字。
它将两个12位数相乘,然后舍弃8位LSB。
例如,如果寄存器0xFEAC[15:5]中的1LSB为0.01V,寄存器0xFEA7[15:4]中的1LSB为0.01A,则寄存器0xFEAE[15:0]中的1LSB为0.01Vx0.01Ax28=0.0256W。
占空比读数 READ_DUTY_CYCLE命令(寄存器0x94,反映PWM输出值的占空比)每10ms更新一次。
寄存器0xFE58[3:2]设置用于正确读取一般PWM类型拓扑;这些位选择要报告占空比值的PWM通道(OUTA或OUTB)。
开关频率读数 READ_FREQUENCY命令(寄存器0x95)用于报告开关频率信息(单位为kHz)。
Rev.A|Page28of92 温度读数 RTD引脚(引脚20)设置与外部负温度系数(NTC)热敏电阻一同使用。
RTD引脚具有内部可编程电流源。
ADC监控RTD引脚上的电压。
RTDADC的输入范围为1.6V。
原始数据存储在寄存器0xFEAB中。
它是一个12位读数,意味着LSB大小为1.6V/4096=390.625μ
V。
利用寄存器0xFE2D[7:6],内部精密电流源可配置为产生10μA、20μA、30μA或40μA的电流。
此电流源可通过内部DAC调整,以补偿热敏电阻的精度。
要将电流源设置为出厂默认值46μ
A,请将0xE6写入寄存器0xFE2D。
RTDADC的输出与RTD引脚电压成线性比例关系。
然而,热敏电阻的电阻与温度呈非线性关系。
因此,为了精确地读取温度,需要对RTDADC读数进行后处理。
通过并联一个外部电阻至NTC热敏电阻,便可实现线性化。
图31显示了RTD和OTP操作。
使用出厂默认值46μA和线性化方案,温度(用摄氏度°C表示)可直接通过READ_TEMPERATURE命令(寄存器0x8D)读取。
温度读数从RTDADC输出获得,每10ms更新一次。
ADP1050实现的线性化方案是基于外部器件和电流选择的预定组合(参见“温度线性化方案”部分)。
作为替代方案,用户能以查找表或多项式方程的方式处理RTD读数并执行后期处理,以匹配所用的特定NTC热敏电阻。
ADP1050 这种情况下,不需要并联外部电阻。
使用46μA的内部电流源时,以特定NTC值(RX)计算ADC代码的公式如下所示: ADCCODE RX/390.7V 例如,在60°C时,连接到RTD引脚的NTC热敏电阻为21.82kΩ。
因此, RTDADCCODE kΩ/ =2570 对于过温功能,RTD阈值(单位为V)可通过OT_FAULT_LIMIT命令(寄存器0x4F)设置,使用“温度线性化方案”部分所示的线性化公式。
或者,温度读数和过温保护功能也可利用STLM20等外部模拟温度传感器来实现。
更多信息参见图30。
使用这种解决方案时,温度检测范围可以低至−40°
C。
为了应用这种方法,应将0x00写入寄存器0xFE2D并设置寄存器0xFE2B[2]以禁用内部电流源。
温度读数(°C)可通过下式得出: T=159.65−ADCCODE×R1+R2 29.92 R2 其中,ADCCODE是寄存器0xFEAB[15:4]的读数。
R1和R2的推荐值分别是20kΩ和10kΩ。
VOUTSTLM20 R120kΩ GND R210kΩ 10µA/20µA/30µA/40µ
A RTD RTDADC RTDTEMPERATUREVALUEREGISTER REG0xFEAB[15:4] 图30.利用模拟温度传感器进行温度检测 12039-037 100kΩNTC RTD16.5kΩ 10µA/20µA/30µA/40µ
A RTDADC SIGNALCONDITIONING RTDTEMPERATUREVALUEREGISTER REG0xFEAB[15:4] TEMPERATUREVALUEINCELSIUS READ_TEMPERATURE REG0x8D OT_FAULT_LIMIT REG0x4F OT_FAULT_RESPONSEREG0x50 OT_FAULTRESPONSE OT_FAULTFLAGREG0x7D[7] PGOOD 图31.RTD和OTP操作 12039-036 Rev.A|Page29of92 ADP1050 温度线性化方案 ADP1050线性化方案基于预先选定的热敏电阻(R25=100kΩ、1%)、外部电阻(16.5kΩ、1%)和46µA电流源组合,在工业温度范围内线性化测量温度值时具有最佳性能。
所需的NTC热敏电阻的阻值应为R25=100kΩ、1%,例如NCP15WF104F03RC(β=4250、1%)。
建议电阻值和β值都使用1%容差。
线性化公式显示了RTD电压VRTD(单位为V)与温度读数T(单位为摄氏度)之间的关系。
如果T<104°
C,VRTD=(130−T)×1.6256 如果T≥104°
C,VRTD=(156−T)×1.6512 其中,T代表寄存器0x8D中的温度读数。
图32显示的是温度线性化曲线。
0.8LINEARIZATIONVOLTTEMPCURVEACTUALVOLTTEMPCURVE 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0102030405060708090100110120130TEMPERATURE(°C) 图32.温度线性化曲线 使用内部线性化方案时,READ_TEMPERA_TURE命令(寄存器0x8D)返回当前温度(单位为摄氏度)。
对于过温保护,用户可以直接设置OT_FAULT_LIMIT命令(寄存器0x4F),单位为摄氏度。
更多信息参见OT_FAULT和OT_WARNING部分。
PMBus保护命令VOUT过压保护(OVP) ADP1050中的VOUT过压保护特性遵循PMBus规范。
限值在VOUT_OV_FAULT_LIMIT命令(寄存器0x40)中编程,与标称输出电压的75%到150%对应。
响应利用VOUT_OV_FAULT_RESPONSE命令(寄存器0x41)编程。
当电压读数超过过压限值时,VOUT_OV_FAULT标志(寄存器0x78[5]、寄存器0x79[5]和寄存器0x7A[7])置
1。
在直接并联系统中,多个电源单元直接并联,无任何“或”运算器件。
一个电源的过压状况会提高公用总线电压,导致连接到同一总线的其他电源激活过压保护。
这种过压保护操作可能会令公用总线失效。
ADP1050提供高度灵活的条件式过压保护功能,可在直接并联系统中实现冗余控制。
它包括一个过压检测模块、一个调制标志触发模块和一个过压响应模块(见图33)。
VOOVPVS– VOUT_OV_FAULT FLAGDEBOUNCEREG0xFE26[7:6] CONDITIONALOVPENABLEREG0xFE6C[0] VOUT_OV_FAULTREG0x7A[7] VOUT_OV_FAULT_RESPONSEREG0x41 DAC VOUT_OV_FAULT_LIMITREG0x40 0AND0
0 MODULATIONVALUE MODULATIONTHRESHOLDREG0xFE6B LARGE_MODULATIONREG0xFE6C[2] 00 0AND EXTENDEDVOUT_OV_FAULT_RESPONSE REG0xFE01[7:4] RTDVOLTAGE(V) 12039-03812039-039 图33.VOUT过压保护电路方案 Rev.A|Page30of92 在过压检测模块中,有一个内部模拟比较器可检测输出电压,并在发生过压状况时产生VOUT_OV_FAULT标志。
过压基准电压在寄存器0x40中设置。
使用寄存器0xFE26[7:6],可将标志设置的去抖时间编程为0μs、1μs、2μs或8μs。
从OVP电压超过阈值到比较器输出状态改变,还有一个40ns的传播延迟。
在调制标志触发模块中,实时调制值与内部基准相比较,产生LARGE_MODULATION标志。
当实时调制值超过寄存器0xFE6B设置的调制阈值时,寄存器0xFE6C[2]设置LARGE_MODULATION标志。
在过压响应模块中,有两组过压保护响应:在寄存器0x41中设置的VOUT_OV_FAULT_RESPONSEPMBus命令和在寄存器0xFE01[7:4]中设置的扩展VOUT_OV_FAULT_RESPONSE。
寄存器0xFE6C[0]中有一个条件式OVP使能开关。
如果该开关清
0,则条件式OVP功能禁用,OVP响应始终遵从VOUT_OV_FAULT_RESPONSEPMBus命令(寄存器0x41)。
如果该开关置
1,则OVP响应遵从VOUT_OV_FAULT_RESPONSE命令或扩展VOUT_OV_FAULT_RESPONSE,具体取决于LARGE_MODULATION标志的状态。
例如,使用直接并联系统时,如果一个电源单元(PSU)中的VS+引脚(引脚3)和VS−引脚(引脚2)短路,此PSU发生过压故障,则所有PSU都会检测到过压信号。
LARGE_MODULATION标志用于识别故障PSU。
通常,故障PSU会关断,其他PSU则继续正常工作。
调制阈值一般略低于寄存器0xFE3C中的调制限值设置,但是,当ADP1050单元用作从器件与外部时钟同步时,调制限值可能会改变(更多信息参见“开关频率和同步寄存器”部分)。
有关扩展过压保护的更多信息,参见“特定制造商保护响应”部分和相关的寄存器设置。
VOUT欠压保护(UVP)VOUT欠压保护特性遵循PMBus规范。
限值使用VOUT_UV_FAULT_LIMIT命令(寄存器0x44)编程,响应使用VOUT_UV_FAULT_RESPONSE命令(寄存器0x45)编程。
当READ_VOUT命令(寄存器0x8B)中的电压读数低于VOUT_UV_FAULT_LIMIT值时,寄存器0x7A[4]中的VOUT_UV_FAULT标志置
1。
在软启动斜坡期间,开启延迟时间由TON_DELAY命令(寄 ADP1050 存器0x60)指定,标志重新使能延迟时间由寄存器0xFE05[7:6]指定。
VOUT_UV_FAULT标志始终屏蔽。
在这些条件下,欠压状况不会触发VOUT_UV_FAULT标志。
OT_FAULT和OT_WARNINGADP1050中的过温保护特性遵循PMBus规范。
采用默认设置时,OTP限值使用OT_FAULT_LIMIT命令(寄存器0x4F)i编s程,响应使用OT_FAULT_RESPONSE命令(寄存器0x50)编程。
寄存器0x7D[6]中有一个过温报警标志OT_WARNING。
OT_WARNING限值低于OT_FAULT_LIMIT,过温迟滞由寄存器0xFE2F[1:0]指定。
若RTD引脚(引脚20)上检测到的温度超过OT_WARNING限值,则OT_WARNING标志(寄存器0x7D[6])置
1。
若RTD引脚上检测到的温度超过OT_FAULT_LIMIT,则OT_FAULT标志(寄存器0x7D[7])置
1。
当温度降到OT_WARNING限值以下时,OT_FAULT和OT_WARNING标志清0(见图34)。
可以独立设置OT_FAULT标志和OT_WARNING标志来触发PGOOD标志并将PG/ALT引脚(引脚14)驱动到低电平。
OT_FAULTFLAGISSET OT_WARNINGFLAGISSET OT_FAULT_LIMITOTHYSTERESIS OT_WARNINGLIMIT OT_FAULTANDOT_WARNINGFLAGSARECLEARED OT_FAULTFLAG TIME OT_WARNINGFLAG 图34.OT保护和OT报警操作 或者,用户也可以处理RTD读数,并使用线性化公式确定过温保护设置。
这样,用户就可以设置RTD阈值以实现更高的过温保护精度。
另外,如果使用STLM20等模拟温度传感器,OT_FAULT限值仍可利用OT_FAULT_LIMIT命令(寄存器0x4F)编程,但需要一个转换公式。
TEMPERATURE 12039-040 Rev.A|Page31of92 ADP1050 以图30为例,假设R1和R2分别为20kΩ和10kΩ,寄存器0x4F中的值是TOT_SET_LIMIT。
如果TOT_SET_LIMIT<104(十进制),TOT_ACTUAL_LIMIT=1.6039×TOT_SET_LIMIT−48.8623 如果TOT_SET_LIMIT≥104(十进制),TOT_ACTUAL_LIMIT=0.801967×TOT_SET_LIMIT+34.5423 表8给出了使用STLM20等模拟温度传感器时的一些典型OTP阈值设置。

8.使用模拟温度传感器时的典型OT故障限值设置 TOT_SET_LIMIT寄存器0x4F中设置的OT限值(十进制) TOT_ACUTAL_LIMIT实际OT限值(°C) 55 39.35 60 47.37 65 55.39 70 63.41 75 71.43 80 79.45 85 87.47 90 95.49 95 103.51 100 111.53 105 118.75 110 122.76 115 126.77 120 130.78 125 134.79 130 13

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