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功率转换及管理的数字控制

—— Digital Control of Power Conversion and Management
作者:Sabin Lupan 国际整流器公司 (IR) 现场应用工程师时间:2010-03-08来源:电子产品世界

  本文将会广泛地讨论有关数字技术应用于及管理方面的技术性问题,以迎合市场趋势及不同市场领域的需求。我们还会谈到这种技术相对于模拟控制的应用和挑战。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/106658.htm

  属于功率系统 (反馈环路) 的运作,而功率管理则涵盖操作模式、起动/停机延迟的同步跟踪和边裕量以及针对并行操作和系统通信的锁相 (交错) 功能。

  多年以来,“模拟”与“数字”的定义已变得有点模糊。为了避免混淆,本文中的“模拟”是指“连续可变的物理量”,而“数字”是指“离散变量”,全因为数字技术的特性,我们可以存储数据、进行运算和有效地通信。

  直到现在,中电压和电流的实际处理,一直都属于模拟而非数字的领域,不过控制上则可以是模拟或数字。由于有关控制并非完全数字化,所以需要在反馈环路中设置模数换转器。那么数字技术能带来什么好处?

  技术

  数字技术在我们的日常生活中俯拾皆是。但只有在大约4年前开始,这种技术才被全面应用于功率转换及管理的范畴。

  特点

  数字技术最突出的优点在于存储器方面的应用,当中包括3个基本级别的访问:特别为包含了控制器内部校准数据及查表的寄存器而设的厂级访问 (不让用户自行访问);用来选择管理拓朴和控制模式 (电压、电流和混合式) 并提供不同故障保护功能设定的控制器配置 (用户可以通过密码来访问);以及监察和控制 (通过PMBus协议来自由访问)。完善的数据存储能力容许设计师把有关设计优化,甚至在不同项目上反覆使用。

  数字技术在存储方面的强项衍生另一种优点 – 通信功能。通过I2C来实现的通信功能为控制器赋予校准和编程的能力,也可实时发挥不同功能,包括控制、监察、状态监控、远程识别和诊断。其他特点包括在传输过程中作不同的强度调整,包括分辨率 (数字多少)、校准 (模数转换、外置感应器)、输出电压/电流设定及保护限制 (电压、电流、温度)。

  时间调整功能涵盖频率转换、延迟和相位调整。控制/管理功能包括操作模式转换 (起动/关机、脉冲串、脉冲跳行、脉冲频率调制、脉冲宽度调制、相位数)、自检验和输出电压转换 (边限)。时间调整和控制的灵活性皆有助于减少电磁干扰,这种特性在模拟应用环境中完全是可梦而不可即。

  数字术技优点的多寡,或许会因为需要根据不同市场领域作出微调而有所不同,但在实施过程中都需要若干逻辑元素。

  逻辑的类型

  我们替某种应用选择合适的逻辑时,灵活性、速度/带宽及成本限制都成为了决定性因素。当中包括数字硬连接逻辑 (状态机器) PID控制及数字脉冲宽度调制 (PWM);数字硬连接逻辑PID控制及数字PWM + 非易失性存储器;混合式 = 模拟PWM + 数字接口 (一般称为“数字封装”);单片机(mC);数字信号处理 (DSP) 和处理 (DCP),并且包含最佳DSP和mC的合并。


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