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用数字信号控制器实现开关电源全数字回路控制

■ 记者:胥京宇



电源设计以往都是依靠纯粹的模拟技术。而现在单片机在电源设计中的应用越来越广泛,从最初一些简单功能如软启动、排序和监控,到比例和拓扑结构的控制,但此时单片机仍然停留在电源表层的控制状态,电源回路仍然是模拟方式进行控制。全数字回路控制的方案有些厂商也已经在开发当中,或者已经推出。但成熟的方案并不多。

MCU专业厂商Microchip最近推出一个16位数字信号控制器dsPIC系列,集成了智能化电源外设,如高速PWM和A/D转换器等,它被称为可以对开关电源系统的回路实现真正的数字化控制。全数字控制回路最大的特点就是完全通过固件形式来实现数字回路控制。对于数字信号控制器来说,只需要有一个外接的功率驱动模块就可以了。这样的数字控制,可以使客户使用的元件数量减少50%。多路输出、协调负载共享、热插拔能力、输出协调以及丰富的故障处理能力,这些都是数字回路控制具有的技术优势。

在复杂系统特点要求下,支持17种电压是很常见的要求。所谓多路输出就是支持多种不同的电压。同时,由于有了复杂的电压要求,就需要能够实现协调负载的共享。这种特点通常是在系统有冗余备份要求的时候,或者是系统对电压的要求非常高的时候。

热插拔能力指当电源系统出现了故障需要更换时,无需切断电源。而输出的协调,或故障处理能力是系统需要的一些其他功能。

图1 电源电子集成等级

由于通过软件实现产品的多样化,因此这个通用的产品平台就可以满足更广泛的应用需求。

图2 dsPIC30F1010_202X芯片内部结构

随着系统功率逐渐提高,以模拟方式来实施大功率的成本也在逐渐提高。因此,用数字的方式来降低成本将有可能成为未来的趋势。

对于DC/DC来说,通常100W以上的系统会应用这种数字技术。在AC/DC的应用中, 250W以上的系统会应用数字技术。现在所推出的产品不适合低于100W的电源。除非这是一个非常复杂的电源设计。Microchip 这个系列新产品主要的应用领域包括嵌入式DC/AC供电,以及通信电源系统。在外置AC/DC供电方面,该产品使用的机会还不太大。

Microchip数字信号控制器部门战略市场总监Steve Marsh称,模拟和数字将在一定的过渡期内并存。随着电源系统的性能和功率的不断提高,越来越多的控制要通过数字方式进行。

《世界电子元器件》2006.8
         
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