AC/DC電源轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)工程師使用微調(diào)電位器校準(zhǔn)差模誤差和共模誤差時(shí),，需要由操作人員在生產(chǎn)過(guò)程中進(jìn)行手工調(diào)整,，以消除偏移誤差和增益誤差。這些誤差是由于非理想元件引起的,，例如,，電流檢測(cè)電阻器和運(yùn)算放大器。這是一個(gè)浪費(fèi)成本和時(shí)間的調(diào)整過(guò)程,，最后仍會(huì)留下誤差,。當(dāng)機(jī)械應(yīng)力造成微調(diào)電位器的數(shù)值改變時(shí)，在工作現(xiàn)場(chǎng)也會(huì)出現(xiàn)誤差,。新的電源控制集成電路（IC）具有通過(guò)SMBbus總線對(duì)電源進(jìn)行設(shè)置以完成這種調(diào)整和校準(zhǔn)的能力,。目前已經(jīng)開(kāi)發(fā)出自動(dòng)完成這種調(diào)整過(guò)程的軟件校準(zhǔn)程序和接口硬件。本文將介紹一種軟件程序與ADM1041 電源控制器IC和一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）一起工作來(lái)實(shí)現(xiàn)這種自動(dòng)校準(zhǔn)過(guò)程的方法,。它還可控制一個(gè)可在校準(zhǔn)期間按需要施加負(fù)載的開(kāi)關(guān),。這樣既可保證可靠性、可重復(fù)性,、低成本和快速的校準(zhǔn)和調(diào)整,，同時(shí)也提高了調(diào)整精度。本文還介紹了如何能夠?qū)⒃撾娫崔D(zhuǎn)換器設(shè)置成具有系統(tǒng)監(jiān)視功能〔例如,，過(guò)流保護(hù)（OCP）〕和故障監(jiān)視功能的完整設(shè)備,。圖1給出了校準(zhǔn)設(shè)備的框圖。

　　共模調(diào)整

　　當(dāng)使用一個(gè)檢測(cè)電阻器和電流檢測(cè)放大器檢測(cè)高側(cè)電流時(shí),，必需進(jìn)行共模調(diào)整,。這樣做的目的是使共享總線電壓僅隨負(fù)載電流變化，而與負(fù)載電壓變化無(wú)關(guān),。

　　電流檢測(cè)調(diào)整問(wèn)題對(duì)于電源至關(guān)重要,。對(duì)精度的突出要求是在一個(gè)10mV信號(hào)的系統(tǒng)中必須消除高達(dá)40mV的共模誤差,。按照正確的順序進(jìn)行調(diào)整也很重要。首先需要進(jìn)行共模調(diào)整,，以便消除后面共享總線要求的差模調(diào)整引起的誤差,。

　　高側(cè)電流檢測(cè)需要一個(gè)電阻分壓網(wǎng)絡(luò)以便電流檢測(cè)放大器輸入端提供正常電壓。這種調(diào)整能夠消除外部電阻分壓網(wǎng)絡(luò)以及內(nèi)部電流檢測(cè)放大器引起的誤差,。圖2給出了一個(gè)理想的電阻分壓網(wǎng)絡(luò),。

　　考慮一下圖2如果中有一個(gè)電阻器由于1%允許誤差對(duì)輸出端誤差的影響。在本例中,，這可在共享總線輸出端產(chǎn)生10% 的誤差,，見(jiàn)圖3。產(chǎn)生這樣大的輸出誤差的原因是由于輸入信號(hào)被放大了（對(duì)輸出有用的）100倍,。因此任何誤差也同樣被放大了,。

　　如果4個(gè)電阻器的阻值全都不精確就會(huì)使問(wèn)題擴(kuò)大。如果這些阻值誤差導(dǎo)致高側(cè)輸入低于低側(cè)輸入,，情況會(huì)進(jìn)一步復(fù)雜化,。ADM1041允許改變斜率調(diào)整的極性以解決這個(gè)問(wèn)題。輸入放大器也有與自身相關(guān)的誤差,。為此,，ADM1041允許利用其各自的寄存器單獨(dú)地調(diào)整共模偏移和斜率。ADM1041還允許通過(guò)設(shè)置另一個(gè)寄存器來(lái)改變輸出電壓,。由于使用ADM1041寄存器能改變輸出電壓,，所以用戶能夠模擬在電源中可能出現(xiàn)的最大共模誤差。

　　在共模誤差調(diào)整期間,，電源輸出是導(dǎo)通的,，不施加負(fù)載電流。有些偏移誤差是暫時(shí)引入的,，會(huì)在校準(zhǔn)的最后予以消除,。通過(guò)軟件設(shè)置ADM1041可改變輸出電壓，以便模擬共模誤差變化,。利用ADC記錄最大輸出電壓和最小輸出電壓，并將結(jié)果反饋給軟件,。軟件能夠確定斜率應(yīng)當(dāng)具有的極性,。然后將共模斜率寄存器設(shè)置為一個(gè)已知的量（例如，100LSB）,。再次記錄最小電壓和最大電壓,，根據(jù)這些測(cè)量結(jié)果，軟件能夠計(jì)算出消除共模誤差所需的正確的斜率,，見(jiàn)圖4,。

　　調(diào)整共模誤差的步驟如下：
　　1. 接通電源輸出,，不施加負(fù)載電流。
　　2. 設(shè)置Reg 15h為某個(gè)偏移值,，例如C0h,，這個(gè)VSHARE 電壓可從接地端去除。
　　3. 設(shè)置Reg 19h 使V_out =V_max,，讀出V_SHARE 電壓值,，結(jié)果記為A。
　　4. 設(shè)置Reg 19h 使V_out =V_min,，讀出V_SHARE電壓值,，結(jié)果記為B。
　　5. 如果A > B,，那么設(shè)置Reg 16h 極性為單極性,。
　　6. X = A－B。
　　7. 增加Reg 14h到100bit（設(shè)置Reg 14h = 64H）以便引入暫時(shí)偏移,。
　　8. 設(shè)置Reg 19h 使V_out =V_max,，讀出V_SHARE ，結(jié)果記為C,。
　　9. 設(shè)置Reg 19h 使V_out=V_min,，讀出V_SHARE ，結(jié)果記為 D,。
　　10. Y = C－D,。
　　11. X 應(yīng)大于Y。如果不大于,，那么Reg 16h的極性設(shè)置不正確,。
　　12. 將Reg 14h 增加100步長(zhǎng)，從(A－B) 到 (C－D) 的操作中減去誤差,。
　　13. 計(jì)算在Reg 14h中一個(gè)bit 變化引起的改變,，結(jié)果記為1STEP。
　　14. #_STEPS  =（A－B）/1STEP,。
　　15. 將Reg 14h 設(shè)置為“#_STEPS  ”,。
　　16. 共模誤差現(xiàn)在已經(jīng)被校準(zhǔn)。設(shè)置Reg 15h為00h,，這樣消除前面引入的偏移,。
　　17. 檢驗(yàn)經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)的共模誤差。
　　18. 設(shè)置Reg 19h使V_out =V_max,，讀出V_SHARE ,，結(jié)果記為E。
　　19. 設(shè)置Reg 19h 使V_out =V_min，讀出V_SHARE ,，結(jié)果記為F,。
　　20. E－F 應(yīng)等于0。

　　負(fù)載電壓調(diào)整

　　進(jìn) 行負(fù)載電壓調(diào)整是為了使負(fù)載電壓設(shè)定為正確的值,。另外,，電壓檢測(cè)輸入的電阻分壓網(wǎng)絡(luò)也會(huì)引起誤差，正如輸入放大器本身會(huì)引起誤差一樣,。ADM1041允許調(diào)整負(fù)載電壓,。在一個(gè)12V系統(tǒng)中，控制器IC的輸出電壓分辨率可以達(dá)到12mV（0.1%誤差）,。這在240mV（2%誤差）典型需求內(nèi)通常是很好的,。精確調(diào)整負(fù)載電壓可使電流共享系統(tǒng)更為平衡。這會(huì)提高產(chǎn)品在電流共享和熱平衡方面的可靠性,。利用這種調(diào)整,，還可以有意在輸出電壓中引入一個(gè)偏移量，以補(bǔ)償線路損失,。

　　軟件首先設(shè)置負(fù)載電壓的零衰減,。通過(guò)ADC，先測(cè)量負(fù)載電壓,，然后對(duì)ADM1041設(shè)置一些衰減（例如,，50LSB）。（用50LSB代替1LSB可以達(dá)到更精確的結(jié)果,，因?yàn)闇y(cè)量的是平均值）,。利用ADC再次測(cè)量新的負(fù)載電壓。根據(jù)這兩次測(cè)量結(jié)果,，軟件能夠準(zhǔn)確地計(jì)算出一個(gè)LSB產(chǎn)生的衰減量,。因而可以計(jì)算出達(dá)到要求的負(fù)載電壓所需要的衰減量。對(duì)ADM1041設(shè)置這個(gè)衰減值,。因此在電源輸出端就會(huì)得到正確的負(fù)載電壓,。

　　負(fù)載電壓調(diào)整的步驟如下：
　　1.接通電源輸出，施加一半的負(fù)載電流,。
　　2. 設(shè)置Reg 19h為00H,，讀出Vout，結(jié)果記為A,。
　　3. 將Reg 19h步長(zhǎng)增加為100,。Reg 19設(shè)置為64H，讀出Vout,，結(jié)果記為B,。
　　4. （A -B）就是100步長(zhǎng)負(fù)載電壓的變化量,。
　　5. ONE_STEP =（A -B）/ 100,，這是一個(gè)步長(zhǎng)負(fù)載電壓的變化量,。
　　6. 計(jì)算設(shè)置Reg 19h的步長(zhǎng)數(shù)NUM_STEPS以得到正確輸出電壓，公式為：NUM_STEPS =（A - Vdesired）/ ONE_STEP,。
　　7. 將Reg 19h 設(shè)置為NUM_STEPS,。
　　8. 輸出電壓現(xiàn)在應(yīng)當(dāng)被設(shè)置為正確的值。

　　差模調(diào)整（共享總線調(diào)整）

　　進(jìn)行差模調(diào)整是為了使共享總線電壓對(duì)于給定的負(fù)載電流達(dá)到準(zhǔn)確,。如果檢測(cè)電阻不精確,，就會(huì)造成誤差。應(yīng)該將這些誤差消除,。通過(guò)前面進(jìn)行的共模調(diào)整,，共模誤差已經(jīng)消除。共享總線指標(biāo)還會(huì)因設(shè)計(jì)的不同而變化,。利用寄存器能夠校準(zhǔn)共享總線意味著相同的電路可用于不同的共享總線,，而且只需改變寄存器內(nèi)容。使用外部運(yùn)算放大器的共享總線,，電壓范圍大于5V,，也可以用這種方法進(jìn)行調(diào)整。與共模調(diào)整的情況一樣,，差模調(diào)整也可通過(guò)一個(gè)獨(dú)立的寄存器對(duì)共享總線偏移和斜率進(jìn)行獨(dú)立的調(diào)整,。校準(zhǔn)期間需要施加和撤去負(fù)載，可以使用一個(gè)能在SM總線上通信的開(kāi)關(guān)（例如,，ADG715）根據(jù)需要來(lái)施加或撤去負(fù)載,。

　　在調(diào)整過(guò)程開(kāi)始之前，軟件需要知道系統(tǒng)的某些指標(biāo),。它要請(qǐng)求無(wú)負(fù)載和滿負(fù)載共享總線電壓指標(biāo),。接通電源輸出，不施加負(fù)載,。第一步是設(shè)定無(wú)負(fù)載共享總線電壓,。ADM1041上有一個(gè)專用于此的寄存器。這樣,，當(dāng)共享總線偏移寄存器變化1LSB時(shí),，軟件就可利用ADC測(cè)量共享總線電壓的變化。根據(jù)測(cè)量結(jié)果,，軟件可計(jì)算出將共享總線無(wú)負(fù)載電壓調(diào)整為要求值所需的LSB數(shù),，然后將其設(shè)置到共享總線偏移寄存器。

　　下一步是校準(zhǔn)滿負(fù)載共享總線電壓,。此時(shí),，軟件與連接滿負(fù)載與電源的開(kāi)關(guān)進(jìn)行通信。共享總線電壓由ADC進(jìn)行測(cè)量，結(jié)果送回軟件,。ADM1041的共享斜率寄存器可增加一個(gè)設(shè)定的LSB數(shù)（例如,，20）。再次由ADC測(cè)量共享總線電壓,，結(jié)果送回軟件,。根據(jù)這兩個(gè)測(cè)量結(jié)果，軟件可計(jì)算出將共享總線滿負(fù)載電壓調(diào)整到要求值所需的LSB數(shù),，然后將其設(shè)置到共享總線斜率寄存器,，見(jiàn)圖5。

　　在這一點(diǎn)上經(jīng)常需要作進(jìn)一步的調(diào)整,。引入斜率會(huì)稍微影響偏移值,。因此，無(wú)負(fù)載總線電壓可能會(huì)發(fā)生變化,。軟件可以通過(guò)重新將偏移設(shè)置為要求值以及再次重新調(diào)整斜率來(lái)對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)償,。

　　共享總線可調(diào)整到許多其他指標(biāo)。許多電源指標(biāo)是針對(duì)微小負(fù)載（例如,，10%負(fù)載）而不是無(wú)負(fù)載,。用戶以連接微小負(fù)載代替無(wú)負(fù)載時(shí)，可用相同的開(kāi)關(guān)配置實(shí)現(xiàn)這種調(diào)整,。

　　差模調(diào)整的步驟如下：
　　1. 接通電源輸出,，不施加負(fù)載電流。
　　2. 設(shè)置Reg 05h為00H,，讀出Vshro電壓,，結(jié)果記為A。
　　3. 將Reg 05h增加到01H,，讀出Vshro電壓,，結(jié)果記為B。
　　4. ONE_STEP =（A -B）,。
　　5. NUM_STEPS =（VSHRO_MIN－A）/ ONE_STEP,。
　　6. 設(shè)置Reg 05h為NUM_STEPS。
　　7. 施加滿負(fù)載電流,，讀出Vshro,，結(jié)果記為C。
　　8. 將Reg 06增加20步長(zhǎng),，讀出Vshro,，結(jié)果記為D。
　　9. ONE_STEP =（C- D）/20,。
　　10. NUM_STEPS =（VSHRO_MAX -C）/ ONE_STEP,。
　　11. 將Reg 06h設(shè)置為NUM_STEPS,，Vshro現(xiàn)在應(yīng)等于VSHRO_MAX。
　　12. 差模調(diào)整結(jié)束,。

　　其他調(diào)整和結(jié)束程序

　　通過(guò)校準(zhǔn)軟件還可以調(diào)整和同時(shí)設(shè)置過(guò)壓保護(hù)（OVP）,、過(guò)流保護(hù)（OCP） 和欠壓保護(hù)（UVP）指標(biāo)值。軟件可利用這種能力上下調(diào)整輸出電壓,，以設(shè)置OVP和UVP跳變點(diǎn)。這些也都可以通過(guò)它們自己專用的寄存器獨(dú)立設(shè)置,。

　　調(diào)整一旦結(jié)束,，軟件就能夠?qū)⑺姓{(diào)整內(nèi)容寫(xiě)入板上E²PROM。這些寄存器還可以鎖定,，以使其內(nèi)容不能在現(xiàn)場(chǎng)或者被最終用戶修改,。這樣可進(jìn)一步提高安全程度。現(xiàn)在,，已經(jīng)全部完成了對(duì)電源校準(zhǔn)和調(diào)整,，將來(lái)會(huì)在每次上電時(shí)使用這些數(shù)據(jù)?？梢栽谏a(chǎn)環(huán)境中添加一個(gè)傳感器以識(shí)別新出現(xiàn)的電源,。這可以作為觸發(fā)器為生產(chǎn)線的下一個(gè)電源重啟整個(gè)程序。該程序可在自動(dòng)測(cè)試設(shè)備（ATE）環(huán)境中執(zhí)行,。

　　現(xiàn)在,，我們可以對(duì)AC/DC 電源轉(zhuǎn)換器進(jìn)行完全自動(dòng)的調(diào)整和校準(zhǔn)。這種自動(dòng)調(diào)整和校準(zhǔn)方法可提高速度,，降低成本,，增強(qiáng)可靠性并提高精度。