數(shù)字電源控制模擬控制能力

　　圖7顯示了“Type III”補償，這往往被用在一個模擬電壓模式控制器反饋回路當中。請注意，這里有6個電路元件、3個電阻和3個電容，他們是回路補償所必須的。

　　這個網(wǎng)絡可以為系統(tǒng)響應帶來兩個實數(shù)零點、3個極點(包括在零點的極點)。這些零點可用來補償輸出功率級(電感器和電容器)的兩個極點。一個極點用來補償電容esr，第二個極點用來確保高頻率的低增益。

　　這個網(wǎng)絡的一個限制其實在于它提供了實數(shù)零點，以補償輸出級的極點。正如上文已經(jīng)指出的那樣，輸出級的極點只對低Q值輸出級是實數(shù)。對于Q>0.5，極點是復數(shù)，而隨著Q值的增加，實數(shù)零點在補償復數(shù)極點方面變得越來越無能為力。

　　數(shù)字控制為補償提供了成熟和復雜方式的能力，本文將集中于一個簡單的PID濾波器，如圖8所示。這個數(shù)字濾波器采用了誤差信號，比例信號之和及比例延遲采樣的誤差信號，再加上積分輸出實現(xiàn)補償器。三個增益系數(shù)用來調整補償。

　　(圖字：輸入，輸出)

　　該濾波器的傳遞函數(shù)通過下式給出：

　　圖9顯示了這兩種補償方法的標稱差別。左圖是一個用采用type III補償網(wǎng)絡的模擬控制器進行補償?shù)碾娫崔D換器的波特圖(如圖7所示)。雖然實現(xiàn)了滿意的增益和相位裕量，帶寬不得不大幅度減少。右圖是一個沒有采用數(shù)字補償?shù)耐粋€系統(tǒng)的波特圖。請注意，數(shù)字補償器中的復數(shù)零點最好使用復數(shù)極點進行補償，這不僅可以產(chǎn)生令人滿意的增益和相位裕量，而且還可以通過單位增益交叉頻率確定一個令人滿意的帶寬。

　　(圖字：占空比(標稱值變化百分比)，損耗(W))

　　因此，數(shù)字補償提供了一個比模擬補償更好的補償。此外，在使用數(shù)字補償時，可以省去五六個元件。最后一點，人們還認為數(shù)字補償很容易根據(jù)設計的不同而改變，甚至可以隨時改變。

　　更高的效率

　　有若干參數(shù)可以在電源控制器中進行調整，以優(yōu)化效率。在模擬控制器中，這些參數(shù)都是靜態(tài)的，通常為某些點的的應用而設計，盡管人們認識到幾乎沒有應用是運行在一個設計點。

　　數(shù)字控制器可提供更多的優(yōu)勢，以此能夠調整這些參數(shù)，根據(jù)環(huán)境、負載或元件的條件來適應運行。因此，數(shù)字電源可以比模擬提供更高的效率和更好的性能。

　　為了優(yōu)化控制器效率，需要一個檢測元件來確定轉換器的相對損耗。需要相對損耗的意義在于，我們要知道變更參數(shù)后，是否以增加損耗或減少損耗。一個好的損耗測量能夠利用開關轉換器的戴維南(Thevenin)等效電路來確定，這里的電壓源，例如衍生的降壓拓撲，是用輸入電壓乘PWM的占空比。在無損轉換器中，戴維南阻抗應該為零，輸出可以簡單地用輸入電壓乘占空比。但是，在有損轉換器中，戴維南阻抗的電阻元件均不為零，必須增加占空比，以克服這種損耗，以維持所需的輸出電壓。也就是說，在有損耗的情況下，占空比大于無損的情況。事實上，損耗越高，占空比也越高。因此，占空比測量可以被用來確定轉換器中的相對損耗。如圖10所示，圖中來自實際降壓轉換器的占空比(5Vin，0.6Vout)是隨負載電流的變化作為損耗的函數(shù)測得的。