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电源转换应用中数字反馈回路的益处

时间:11-14 来源:中电网 点击:

数字回路控制的注意事项

对嵌入式系统设计和MCU编程等课题进行学习可能是一个必经的过程,特别是对于惯于采用分立式模拟电源解决方案的设计人员。幸运的是,我们提供软件工具、参考设计和软件库,这些可简化学习的过程。为特定的应用选择合适的DSC对设计成功与否至关重要,对所需的DSC功能进行仔细的考虑,是很重要的一步。为一个应用选择DSC要考虑的关键因素是要确保片内PWM模块能为电源设计提供足够的分辨率。DSC的片内ADC的分辨率和速度向系统提供输入到控制回路的状态信息(反馈),因此ADC也应具备足够的分辨率。因此,所选择的DSC应带有适合电源应用的片内PWM和ADC。

所选的DSC还应带有模拟比较器。这是因为ADC能持续监视信号并以不超过其最大采样速率(单位为每秒兆次采样(MSPS)的速度进行采样。但是,如果被监视的信号仅需与一个固定的限定值进行比较,单单采用带有ADC的DSC对处理资源是一种浪费。片内模拟比较器释放了处理器和ADC,使之能执行其他更有价值的任务,同时仍允许选择的DSC支持快速电源故障处理和限流功能。

正确的选择以控制器为核心的DSC(如图2中的示例)可简化实现控制算法的任务。通常,数字控制回路是以比例-积分-微分(PID)算法实现的。但是,不需要复杂的DSP编程技术来处理以控制器为核心的DSC的DSP功能。


现代的DSC还能提供监控功能,比如能在软件或硬件发生故障时复位系统软件和硬件的看门狗定时器(WDT)。 WDT通过使数字控制系统复位或至少进入安全状态,增强了系统的可靠性。

结论

本文讨论了数字反馈回路为电源设计人员及其设计所带来的好处。模拟PWM控制器基本上是无功器件(某些控制器具有某种限制前馈的功能)。这意味着它们不可能在条件大幅变化的情况下提供较好的性能。相反,在电源中实现数字反馈回路允许模拟电源转换过程和负载变化过程。这提供了很多益处,比如,增强了可靠性,减少了元件数,能提供更好的瞬态响应以及动态改变拓扑和从单相输出切换到多相输出。而且,还允许通过软件而不是硬件在生产完成前对设计进行定制。

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