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ZHCSNR0A august 2021 – july 2023 AFE439A2 , AFE539A4 , AFE639D2

PRODUCTION DATA

封装选项

机械数据 (封装 | 引脚)

RTE|16
- MPQF149D

散热焊盘机械数据 (封装 | 引脚)

RTE|16
- QFND525B

订购信息

7.4.6.2 AFE539A4 PI 控制

AFE539A4 提供了预编程的 PI 控制器状态机。图 7-9 展示了 PI 控制器架构。ADC 通道 0 用作输入，DAC 通道 1 用作输出。DAC 通道 2 用作比较器，用于将 DAC 通道 1 的输出设置为 FIXED-OUTPUT 字段指定的值。表 7-13 列出了所有输入/输出引脚名称和功能。

图 7-8 PI 控制器架构

表 7-9 PI 控制器引脚定义

引脚	功能	范围
AIN0	ADC0 输入	高阻态：0V 至 V_FS / 3 有限阻抗：0V 至 V_FS
FB1	DAC1 的电压反馈输入 — 将此引脚连接到 OUT1	不适用
OUT1	DAC1 电压输出	0V 至 V_FS
AIN2	DAC2 比较器输入 — 如果未用于固定输出钳位，则连接到 AGND	请参阅节 7.4.3
AEN	不用于 PI 控制 — 使用上拉电阻器连接到 VDD	不适用

PI 控制器提供许多配置参数。表 7-10 说明了每个配置参数的功能：

表 7-10 AFE539A4 的 PI 控制器参数：说明

寄存器字段名称	静态地址
设定点	这是 10 位设定点，PI 控制器将 ADC 输入与其进行比较。该值的单位与 ADC 输入值的单位相同。PI 控制器最大限度减小设定点与检测到的 ADC 数据之间的误差。
K_P	这是一个 16 位参数，用作比例增益。K_P 乘以瞬时误差。较高的 K_P 使环路能够更快地校正误差。但是，如果外部进程的响应时间较快，则较高的 K_P 可能会导致系统不稳定。
K_I	这是一个 16 位参数，用作逆向积分增益。K_I 经过反转后与累积误差相乘。该参数对于帮助最小化该过程在不同环境条件下的稳态误差非常重要。K_I 越高，意味着对稳态误差的响应越弱。降低 K_I 可以有效纠正稳态误差，但也会导致振荡增大。当 K_I = 0 时，积分功能禁用。
MAX-OUTPUT	这是一个 10 位值，用于限制 PI 控制器输出的最大值。
MIN-OUTPUT	这是一个 10 位值，用于限制 PI 控制器输出的最小值。
共模	当比例和积分输出为零时，该 10 位值出现在 PI 输出中。此参数非常重要，有助于为具有固定 K_P 和 K_I 设置的所有设定点实现统一响应。COMMON-MODE 表示达到给定设定点的标称输出。因此，为了获得最佳结果，请对每个设定点使用按经验测量的 COMMON-MODE 值。
LOOP-POLARITY	这是一个 1 位参数，提供了反转 PI 控制器环路相位的选项。当器件外部环路具有额外的相位反转时，此功能非常有用。
FIXED-OUTPUT	这是一个 10 位参数，用于根据比较器的输出将输出设置为此预定义值。该功能在故障场景中非常有用。
ADC-MODE	这是一个 1 位参数，用于选择 ADC 的高阻态模式或有限阻抗模式。ADC-MODE = 0 对应于高阻态输入；ADC-MODE = 1 对应于有限阻抗输入。
CMP-THRESHOLD	这是一个 10 位参数，用于设置比较器的阈值。

注：使用 SRAM-ADDR 和 SRAM-DATA 寄存器来访问 SRAM 位置。请勿在状态机正在运行时访问 SRAM 寄存器。可以通过向 STATE-MACHINE-CONFIG0 寄存器写入值来停止状态机。必须在运行时更新的关键参数可以使用表 8-37中列出的动态位置进行访问。表 8-37中的静态 (SRAM) 位置会映射到 NVM。动态位置不会映射到 NVM。将静态 SRAM 位置中所有未分配的位设置为 0。

表 7-11 AFE539A4 的 PI 控制器参数：值

寄存器字段名称	静态地址	静态地址位置	默认值（16 位对齐）	动态地址	动态地址位置
设定点	0x22[9:0]	SRAM	0x0200	0x06[9:0]	寄存器
K_P	0x23[15:0]	SRAM	0x0064	不适用	不适用
K_I	0x26[15:0]	SRAM	0x0000	不适用	不适用
MAX-OUTPUT	0x20[15:6]	SRAM	0xFFF0	不适用	不适用
MIN-OUTPUT	0x21[15:6]	SRAM	0x0000	不适用	不适用
共模	0x25[11:2]	SRAM	0x02FF	0x0C[11:2]	寄存器
LOOP-POLARITY	0x27[0]	SRAM	0x0000	不适用	不适用
FIXED-OUTPUT	0x27[15:6]	SRAM	0x0000	不适用	不适用
ADC-MODE	0x27[1]	SRAM	0x0000	不适用	不适用
CMP-THRESHOLD	0x24[15:6]	SRAM	0x8000	不适用	不适用

表 7-16 展示了默认器件配置。

表 7-12 AFE539A4 的器件配置

寄存器名称	地址	默认值
COMMON-CONFIG	0x1F	0x1249
DAC-A-VOUT-CMP-CONFIG	0x03	0x0401
DAC-B-VOUT-CMP-CONFIG	0x09	0x0400
DAC-C-VOUT-CMP-CONFIG	0x0F	0x0405
DAC-D-VOUT-CMP-CONFIG	0x15	0x0401
STATE-MACHINE-CONFIG0	0x27	0x0003

按照以下步骤配置和操作 PI 控制器：

通过向 STATE-MACHINE-CONFIG0 寄存器写入 0004h 来停止状态机。
连接 ADC 输入、比较器输入和 DAC 输出，如图 7-9 所示。
向 COMMON-CONFIG 寄存器写入值以启用所有通道。
向各个通道的 DAC-x-VOUT-CMP-CONFIG 寄存器写入值以选择每个通道的电压基准和输出范围。将通道 A、C 和 D 配置为比较器。
计算 DAC1 的电压输出范围并相应配置 MIN-OUTPUT 和 MAX-OUTPUT。
根据系统的情况对配置参数 LOOP-POLARITY、ADC-MODE、CMP-THRESHOLD 和 FIXED-OUTPUT 进行相应编程。
对 K_P 和 K_I 的初始值进行编程。
在主机处理器中维护一个 SETPOINT 与 COMMON-MODE 之间关系的表，并根据系统要求对这些值进行编程。
配置 STATE-MACHINE-CONFIG0 寄存器以启动状态机。
迭代调整 K_P 和 K_I 以实现最佳瞬态和稳态响应。
通过向 COMMON-TRIGGER 寄存器中的 NVM-PROG 位写入值，将值存储在 NVM 中。