Abstract. Switched-mode power supplies (SMPS) convert an input DC-voltage into a higher or lower output voltage. In automotive, analog control is mostly used in order to keep the required output voltages constant and resistant to disturbances. The design of robust analog control for SMPS faces parameter variations of integrated and external passive components. Using digital control, parameter variations can be eliminated and the required area for the integrated circuit can be reduced at the same time.Digital control design bears challenges like the prevention of limit cycle oscillations and controller-wind-up. This paper reviews how to prevent these effects. Digital control loops introduce new sources for dead times in the control loop, for example the latency of the analog-to-digitalconverter (ADC). Dead times have negative influence on the stability of the control loop, because they lead to phase delays. Consequently, low latency is one of the key requirements for analog-to-digital-converters in digitally controlled SMPS.Exploiting the example of a 500 kHz-buck converter with a crossover frequency of 70 kHz, this paper shows that the 5 µs-latency of a -analog-to-digital-converter leads to a reduction in phase margin of 126 • . The latency is less critical for boost converters because of their inherent lower crossover frequencies.Finally, the paper shows a comparison between analog and digital control of SMPS with regard to chip area and test costs.
Abstract. Dieser Beitrag analysiert zwei Ansätze zur Modellierung eines Teststandes zur Charakterisierung von integrierten Schaltungen mittels Direct Power Injection (DPI) auf einem Wafer. Die erste Variante ist zur Analyse bereits vorliegender integrierter Schaltungen nutzbar. Sie benötigt gemessene S-Parameterdaten, mit denen die an einem realen Messobjekt anliegenden Störspannungen frequenzabhängig bestimmt werden können. Die zweite Variante ist bereits anwendbar, bevor Silizium gefertigt worden ist. Sie modelliert einen Netzwerkanalysatorkanal der aus einer Signalquelle, einem Leistungsmesser und einem Verstärker mit nachgeschaltetem Richtkoppler und Entkoppelnetzwerken besteht. Zunächst werden die oben genannten verschiedenen Varianten der DPI-Streckenmodellierung dargestellt. Sie werden miteinander und anhand von Messdaten einer einfachen Teststruktur verglichen. Die Teststruktur besteht aus einem MOS-Transistor mit Arbeitswiderstand. Der Beitrag diskutiert Vor- und Nachteile der Varianten einschließlich Modellierungsaufwand und Simulationsgeschwindigkeit.
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