AC/DC電源轉(zhuǎn)換器設(shè)計工程師使用微調(diào)電位器校準(zhǔn)差模誤差和共模誤差時，需要由操作人員在生產(chǎn)過程中進(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，電流檢測電阻器和運算放大器。這是一個浪費成本和時間的調(diào)整過程，最后仍會留下誤差。當(dāng)機械應(yīng)力造成微調(diào)電位器的數(shù)值改變時，在工作現(xiàn)場也會出現(xiàn)誤差。新的電源控制集成電路（IC）具有通過SMBbus總線對電源進(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)開發(fā)出自動完成這種調(diào)整過程的軟件校準(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和一個模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）一起工作來實現(xiàn)這種自動校準(zhǔn)過程的方法。它還可控制一個可在校準(zhǔn)期間按需要施加負(fù)載的開關(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，過流保護（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)使用一個檢測電阻器和電流檢測放大器檢測高側(cè)電流時，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)載電壓變化無關(guān)。

　　電流檢測調(diào)整問題對于電源至關(guān)重要。對精度的突出要求是在一個10mV信號的系統(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)電流檢測需要一個電阻分壓網(wǎng)絡(luò)以便電流檢測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)部電流檢測放大器引起的誤差。圖2給出了一個理想的電阻分壓網(wǎng)絡(luò)。

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

　　如果4個電阻器的阻值全都不精確就會使問題擴大。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問題。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地調(diào)整共模偏移和斜率。ADM1041還允許通過設(shè)置另一個寄存器來改變輸出電壓。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引入的，會在校準(zhǔn)的最后予以消除。通過軟件設(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)這些測量結(jié)果，軟件能夠計算出消除共模誤差所需的正確的斜率，見圖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為某個偏移值，例如C0h，這個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，從(A－B) 到 (C－D) 的操作中減去誤差。
　　13. 計算在Reg 14h中一個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. 檢驗經(jīng)過校準(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，電壓檢測輸入的電阻分壓網(wǎng)絡(luò)也會引起誤差，正如輸入放大器本身會引起誤差一樣。ADM1041允許調(diào)整負(fù)載電壓。在一個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偏移量，以補償線路損失。

　　軟件首先設(shè)置負(fù)載電壓的零衰減。通過ADC，先測量負(fù)載電壓，然后對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，因為測量的是平均值）。利用ADC再次測量新的負(fù)載電壓。根據(jù)這兩次測量結(jié)果，軟件能夠準(zhǔn)確地計算出一個LSB產(chǎn)生的衰減量。因而可以計算出達(dá)到要求的負(fù)載電壓所需要的衰減量。對ADM1041設(shè)置這個衰減值。因此在電源輸出端就會得到正確的負(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步長負(fù)載電壓的變化量。
　　5. ONE_STEP =（A -B）/ 100，這是一個步長負(fù)載電壓的變化量。
　　6. 計算設(shè)置Reg 19h的步長數(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于給定的負(fù)載電流達(dá)到準(zhǔn)確。如果檢測電阻不精確，就會造成誤差。應(yīng)該將這些誤差消除。通過前面進(jìn)行的共模調(diào)整，共模誤差已經(jīng)消除。共享總線指標(biāo)還會因設(shè)計的不同而變化。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)整也可通過一個獨立的寄存器對共享總線偏移和斜率進(jìn)行獨立的調(diào)整。校準(zhǔn)期間需要施加和撤去負(fù)載，可以使用一個能在SM總線上通信的開關(guān)（例如，ADG715）根據(jù)需要來施加或撤去負(fù)載。

　　在調(diào)整過程開始之前，軟件需要知道系統(tǒng)的某些指標(biāo)。它要請求無負(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)定無負(fù)載共享總線電壓。ADM1041上有一個專用于此的寄存器。這樣，當(dāng)共享總線偏移寄存器變化1LSB時，軟件就可利用ADC測量共享總線電壓的變化。根據(jù)測量結(jié)果，軟件可計算出將共享總線無負(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，軟件與連接滿負(fù)載與電源的開關(guān)進(jìn)行通信。共享總線電壓由ADC進(jìn)行測量，結(jié)果送回軟件。ADM1041的共享斜率寄存器可增加一個設(shè)定的LSB數(shù)（例如，20）。再次由ADC測量共享總線電壓，結(jié)果送回軟件。根據(jù)這兩個測量結(jié)果，軟件可計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，見圖5。

　　在這一點上經(jīng)常需要作進(jìn)一步的調(diào)整。引入斜率會稍微影響偏移值。因此，無負(fù)載總線電壓可能會發(fā)生變化。軟件可以通過重新將偏移設(shè)置為要求值以及再次重新調(diào)整斜率來對其進(jìn)行補償。

　　共享總線可調(diào)整到許多其他指標(biāo)。許多電源指標(biāo)是針對微小負(fù)載（例如，10%負(fù)載）而不是無負(fù)載。用戶以連接微小負(fù)載代替無負(fù)載時，可用相同的開關(guān)配置實現(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，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

　　通過校準(zhǔn)軟件還可以調(diào)整和同時設(shè)置過壓保護（OVP）、過流保護（OCP） 和欠壓保護（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。這些也都可以通過它們自己專用的寄存器獨立設(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)場或者被最終用戶修改。這樣可進(jìn)一步提高安全程度?，F(xiàn)在，已經(jīng)全部完成了對電源校準(zhǔn)和調(diào)整，將來會在每次上電時使用這些數(shù)據(jù)。可以在生產(chǎn)環(huán)境中添加一個傳感器以識別新出現(xiàn)的電源。這可以作為觸發(fā)器為生產(chǎn)線的下一個電源重啟整個程序。該程序可在自動測試設(shè)備（ATE）環(huán)境中執(zhí)行。

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