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数字电源控制技术
[发布时间]:2012年10月29日 [来源]:电子发烧友 [点击率]:4245
【导读】: 人们希望数字控制技术能为电源带来好处,能改善电源性能和降低成本。一个基本的闭环稳压电源可以用数字电路或模拟电路实现。由于要实现更多的直接反馈电路,所以模拟控制环路变得非常复杂。大多数模拟电源在提供...

·Agilent Technologies公司把数字电源解释为采用数字手段的电源输送控制。这包括数字控制的所有方面,如电压和电流电平是可编程的、用数字控制来保护末端用户负载、输出电压和电流的数字调整以及电源管理等。

数字技术可以增强全系统控制功能。在Agilent的N6700模块电流系统中,用数字电源管理使400W主机增加到1200W。系统以本地数字监控和每个电源的最大功率控制分配功率到每个电源。过压和过流保护系统中的数字反馈使保护比模拟方法更快和更精确,并使元件数减少和开发简化。

·EEC公司也设计和制造数字电源。ReFlex电源用固件定义的高速FPGA基等效电路代替传统的外反馈控制环路和保护管理环路的硬件定义传递函数。可编程DC电源中的数字控制提供0.1%电压编程精度和100%负载步变化的0.01%负载调整。数字控制技术使电源参量能动态和最佳自适应用户应用。环路参量的自适应控制同时支持编程精度、调整和动态响应的最佳化。另外,数字控制技术能实现复杂的控制算法,如功率模式控制或可变转换率控制。数字控制的灵活性和经济性能使电源组合成串联或并联配置,形成虚拟电源。

·开关电源的数字控制

开关电源可以用数字电流模式控制技术。数字电流模式控制方法克服了数字电压模式PWM控制器的很多局限性。数字电流模式控制保护晶体管免遭峰值电流,消除磁元件中的磁场“啮合”(“ratcheting”)、抑制输入电压变化、简化控制环路补偿。

   

    图5 数字信号控制包括1个带自动关闭的计数器基PWM

            

  图6 数字电流模式控制在标准定时器基PWM外设上增加1个电压比较器和1个DAC

带专用外设的数字信号控制器(DSC)可以实现数字开关电源的电流模式控制。用DSC实现开关电源设计中的电流模式控制有很多可能的方法。在数字电流模式方法中,关链是采用带片上PWM外设(图5)的DSC。两个混合信号元件(电压比较器和DAC)加到标准的定时器基PWM外设上(图6)。电压比较器提供1个关闭信号到PWM模块,同时此信号选通占空比计数器。当占空比计数器达到零时,比较器输出可驱动PWM输出到零。DAC接收来自DSC的输入信号并产生参考信号到比较器。当系统集成到数字开关电源中时,PWM模块中的计数器启动PWM脉冲,ADC产生1个电压到比较器的倒相输入(这相当于电感器所希望电流),电流反馈馈入比较器的非倒相输入。占空比计数器随电感器中的电流继续计数完。若电感器电流首先达到所希望的电平,则比较器终止脉冲、电感器开始放电到输出电容器。若PWM计数器首先达到规定的占空比值,则终止PWM脉冲。这种方法两个最好的好处是:快速电流模式反馈,这不需要高MIPS处理器;为电流限制设置最大占空比的能力。

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