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來(lái)源：http://www.fengxong.cn 作者：兆現(xiàn)電子 2020年09月09
石英振蕩器抖動(dòng)敏感性到底因何所致,且待下文分析
在開關(guān)模式電源(SMPS)設(shè)計(jì)中,集成電路(IC)邏輯確定開關(guān)頻率(FSW)和占空比,通?；谕獠?a href="http://www.fengxong.cn/" target="_blank" title="有源晶振">有源晶振元件值和信號(hào)比較,實(shí)驗(yàn)室測(cè)量顯示兩者都有微控制器模擬和數(shù)字核心獨(dú)立外設(shè)專注于SMPS應(yīng)用的(CIPs)沒有展示這些問題,噪音易受影響點(diǎn),在ASIC SMPS控制器中,它對(duì)控制的影響信號(hào),并與CIP解決方案進(jìn)行測(cè)試比較,通過比較上升產(chǎn)生時(shí)鐘并且下降到兩個(gè)閾值,當(dāng)更高閾值滿足上升斜坡,時(shí)鐘信號(hào)低,當(dāng)下限達(dá)到下降斜坡時(shí),時(shí)鐘信號(hào)很高.
如果石英振蕩器有噪聲感應(yīng)電壓在上升坡道上的尖峰,門檻將被越過早些時(shí)候,時(shí)鐘信號(hào)會(huì)比它早應(yīng)該,如圖所示,這也將提前開始低坡道在圖中,這導(dǎo)致切換的突然變化PWM信號(hào)的頻率和高抖動(dòng),該時(shí)鐘斜坡非常容易受到PCB布局的影響芯片周圍的元件,因此,除非開關(guān)頻率在內(nèi)部產(chǎn)生,易受影響蝕刻和元件會(huì)引入噪聲額外的抖動(dòng),這種行為可以避免,或者至少可以避免通過遵循適當(dāng)?shù)腟MPS布局規(guī)則最小化.
由不正確的布局決定的抖動(dòng)很容易達(dá)到切換周期的30％-40％甚至更多,一個(gè)運(yùn)行時(shí)也可能發(fā)生早期時(shí)鐘斜坡復(fù)位接近最大占空比,在這種情況下,效果的幅度較小,但它們可以相互作用布局不當(dāng),變得相當(dāng)可觀,甚至當(dāng)內(nèi)部高精度石英晶振產(chǎn)生開關(guān)頻率時(shí),這種效果可以以較小的規(guī)模存在.上圖所示:早期時(shí)鐘的影響RAMP重置為切換頻率注意:PIC16F1769不是數(shù)字SMPS解,這是一個(gè)有模擬的解決方案外圍設(shè)備,例如運(yùn)算放大器(運(yùn)算放大器),比較器,數(shù)模轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器(DAC),模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器(ADC),零交叉檢測(cè)器(ZCD),斜率補(bǔ)償(SC)和輸出生成器,它們是異步的并作為模擬解決方案.
圖中顯示了一個(gè)早期時(shí)鐘斜坡復(fù)位事件真正的SMPS設(shè)計(jì),上圖顯示了早期時(shí)鐘斜坡由于噪聲而復(fù)位,而數(shù)字較低說(shuō)明了由于操作導(dǎo)致的早期時(shí)鐘斜坡復(fù)位接近最大占空比,CIP解決方案不受早期時(shí)鐘斜坡的影響重置,因?yàn)闀r(shí)鐘是使用內(nèi)部創(chuàng)建的分頻器鏈產(chǎn)生定時(shí),和振蕩器由穩(wěn)定的帶隙參考偏置和供電,即使高峰值也能觸發(fā)早期時(shí)鐘斜坡復(fù)位,它仍然是32MHz,這意味著可能的抖動(dòng)小于0.1％.
傳統(tǒng)解決方案與CIP解決方案MCU不受布局或最大負(fù)載的影響關(guān)于抖動(dòng)的周期限制,因此,脈沖會(huì)有一個(gè)準(zhǔn)確的恒定頻率,使用一個(gè)采用SMPS專用CIP的MCU消除了IC相關(guān)問題從設(shè)計(jì)和提供穩(wěn)定性問題應(yīng)用靈活性,OSC晶振抖動(dòng)是切換方式所固有的生成頻率,可以注意到它很小PWM信號(hào)的頻率變化,石英晶體振蕩器抖動(dòng)限制最大占空比,作為短期變化頻率可以在關(guān)閉時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生很大的變化高占空比設(shè)計(jì).
在開關(guān)模式電源(SMPS)設(shè)計(jì)中,集成電路(IC)邏輯確定開關(guān)頻率(FSW)和占空比,通?；谕獠?a href="http://www.fengxong.cn/" target="_blank" title="有源晶振">有源晶振元件值和信號(hào)比較,實(shí)驗(yàn)室測(cè)量顯示兩者都有微控制器模擬和數(shù)字核心獨(dú)立外設(shè)專注于SMPS應(yīng)用的(CIPs)沒有展示這些問題,噪音易受影響點(diǎn),在ASIC SMPS控制器中,它對(duì)控制的影響信號(hào),并與CIP解決方案進(jìn)行測(cè)試比較,通過比較上升產(chǎn)生時(shí)鐘并且下降到兩個(gè)閾值,當(dāng)更高閾值滿足上升斜坡,時(shí)鐘信號(hào)低,當(dāng)下限達(dá)到下降斜坡時(shí),時(shí)鐘信號(hào)很高.
由不正確的布局決定的抖動(dòng)很容易達(dá)到切換周期的30％-40％甚至更多,一個(gè)運(yùn)行時(shí)也可能發(fā)生早期時(shí)鐘斜坡復(fù)位接近最大占空比,在這種情況下,效果的幅度較小,但它們可以相互作用布局不當(dāng),變得相當(dāng)可觀,甚至當(dāng)內(nèi)部高精度石英晶振產(chǎn)生開關(guān)頻率時(shí),這種效果可以以較小的規(guī)模存在.上圖所示:早期時(shí)鐘的影響RAMP重置為切換頻率注意:PIC16F1769不是數(shù)字SMPS解,這是一個(gè)有模擬的解決方案外圍設(shè)備,例如運(yùn)算放大器(運(yùn)算放大器),比較器,數(shù)模轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器(DAC),模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器(ADC),零交叉檢測(cè)器(ZCD),斜率補(bǔ)償(SC)和輸出生成器,它們是異步的并作為模擬解決方案.
圖中顯示了一個(gè)早期時(shí)鐘斜坡復(fù)位事件真正的SMPS設(shè)計(jì),上圖顯示了早期時(shí)鐘斜坡由于噪聲而復(fù)位,而數(shù)字較低說(shuō)明了由于操作導(dǎo)致的早期時(shí)鐘斜坡復(fù)位接近最大占空比,CIP解決方案不受早期時(shí)鐘斜坡的影響重置,因?yàn)闀r(shí)鐘是使用內(nèi)部創(chuàng)建的分頻器鏈產(chǎn)生定時(shí),和振蕩器由穩(wěn)定的帶隙參考偏置和供電,即使高峰值也能觸發(fā)早期時(shí)鐘斜坡復(fù)位,它仍然是32MHz,這意味著可能的抖動(dòng)小于0.1％.
傳統(tǒng)解決方案與CIP解決方案MCU不受布局或最大負(fù)載的影響關(guān)于抖動(dòng)的周期限制,因此,脈沖會(huì)有一個(gè)準(zhǔn)確的恒定頻率,使用一個(gè)采用SMPS專用CIP的MCU消除了IC相關(guān)問題從設(shè)計(jì)和提供穩(wěn)定性問題應(yīng)用靈活性,OSC晶振抖動(dòng)是切換方式所固有的生成頻率,可以注意到它很小PWM信號(hào)的頻率變化,石英晶體振蕩器抖動(dòng)限制最大占空比,作為短期變化頻率可以在關(guān)閉時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生很大的變化高占空比設(shè)計(jì).
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