结合IC设计和通用MCU实现同步Boost移动电源（2）

3.互补式PWM的IC设计实例

现由于HT45F4M与通用MCU的主要差异是互补式的PWM输出，如果设计一颗实现互补式PWM输出的ASIC，适当选择具有PWM输出功能的通用MCU搭配，也可以实现类似HT45F4M的功能。这种IC设计+通用MCU的方案可以广泛利用现有的大量MCU资源，更具灵活性，成本也有竞争力。

3.1 结构框图与时序图

互补式的PWM的结构框图与时序图如图2所示，由通用MCU产生PWM输出，输入ASIC，经延时时间插入电路，产生互补式的PWM输出，此PWM输出为 PWMp，PWMn两路，PWMp控制P-MOS，PWMn控制N-MOS。这两个MOS管在充电时，用于控制充电电流；在放电时可用于控制放电电压。充电时，PMOS导通的时间越长，充电功率越大。放电时，NMOS导通的时间越长，放电功率越大。

图2 互补式的PWM的结构框图与时序图

　　3.2 ASIC的设计与仿真分析

我们使用Candence IDE设计仿真了一颗ASIC，实现图2所示的互补输出，由MCU提供PWM信号，通过延时和组合逻辑实现图2所示的PWM互补输出时序。图3所示为 PWM与PWMn时序的仿真结果，图中电压峰值低者为来自MCU的PWM信号，电压峰值高者为PWMn信号，PWMn下降沿与PWM的上升沿几乎重叠，PWMn上升沿滞后于PWM的下升沿。时序上与图2所示一致。

图3 PWM与PWMn信号的仿真时序

图4所示为PWMn与PWMp时序的仿真结果，也是设计互补PWM输出最终需要的结果。PWMp的低电平信号被“包围在”PWMn的低电平信号中，也实现了图2所示的时序关系。这意味着“PMOS仅在NMOS关断期间开通”，因为在同步Boost的电路结构中，PMOS是低电平开通，NMOS是低电平关断。

图4 PWMn与PWMp的仿真时序

图4所示的波形同时表明，ASIC的设计实现了当NMOS关断的时候，PMOS滞后DT1时间开通，当PMOS关断DT2时间后，NMOS开通，这意味着 “NMOS仅在PMOS关断期间开通”。可见，PMOS与NMOS都在对方关断后导通，两个管不会同时导通。当NMOS导通时，电能转化为电感线圈的磁场能，当NMOS关断后，磁场能转化为电能，与电池电压叠加，通过PMOS管输出，于是，电路实现了同步Boost升压功能。