电源管理的模拟和数字方法(06-100)

　　图4示出一种数字控制结构，其中输入误差信号(Vfb-Vref)经模/数转换器(ADC)转换为数字信号，此后进行PID补偿和数字调制(DPWM)。

　　数字电源转换控制环路的核心是数字调制器。图5示出用环形振荡器实现数字调制器方法，这是一种简单和有效的方法。在此实例中，环形振荡器工作频率为1MHz(T=1ms)，此频率也是数字PWM系统的时钟频率，环形振荡器由255个电路构成(在环形振荡的最简单实现方法中，门电路数必须是奇数)，以对应于8位分辨率。每个门电路输出都是比前一个门电路延迟1/255时钟周期，大约为4ns。

　　适当地选择门电路之间的时间延迟，可以产生数字调制器输出处的‘on’脉冲，通过由数字误差信号电压DVε驱动的数字选择器可以进行这种选择。

　　选择控制算法

　　若被稳压的系统是真正线性的，这意味着工作模式是连续不变的或者是平稳的，则模拟通常是采用的方法。台式CPU电压稳压器就是这样情况，稳压器输出从无载到满载必须用同样的算法进行连续地控制。若系统非平稳，这意味着工作模式是不连续和变化的，则选择数字方法比较好。

　　例如，在笔记本或移动电话电压稳压器应用中，选择数字方法是比较好的。因为在轻负载时，应节省功率，此时需要模式变化。这通常会发生从PWM算法到PFM(脉冲频率调制)的情况。PFM是随负载调节频率的模式，因此，在较轻负载时产生较低的频率，进而有较低的开关损耗。

　　在模拟系统中，这样的模式变化需要从一个控制环路(如PWM)突然转换到另一个模式(如PFM)，通常此时负载正在变化。这种算法不是连续性的，必定导致输出稳定度的暂时降低。

　　相反，数字控制固有的配置来处理不连续性。因此，数字控制在单控制算法中具有处理模式变化的能力。

　　电源管理和转换应用

　　数字电源管理的明显优点是容易通信、编程、状态报告等。这种数字控制的典型应用实例是智能电池系统，为笔记本电脑供电的智能电池充电器。此系统包括智能充电器，智能电池和主微控制器。在此系统中，智能充电器从器件通过系统管理总线(SMBus)接收来自“主”控制器的命令。然后，智能充电器调节其参量为智能电池提供所需的电流、电压和功率，然后对微控制器报告其数值。

　　在电源转换应用中，微控制器基数字结构具有很多有用的地方，特别是在不仅仅需要编程性，而且也需要电流和电压整形的应用中。

　　电流整形应用

　　在轻载镇流器应用中需要电流整形，对于不同的灯可以灵活地设置电流的强度和周期以及３个工作相(预热，点火和调光)。在PFC应用中也需要电流整形，电流必须与线电压有相同形状。(京湘)