數(shù)字控制在電源應(yīng)用中的特性和優(yōu)勢

傳統(tǒng)開關(guān)電源（Switch Mode Power Supply,SMPS）控制通常使用純模擬技術(shù)。低成本和高性能數(shù)字信號控制器（Digital Signal Controller, DSC）的出現(xiàn)開啟了開關(guān)電源控制的全新境界，并且標(biāo)志著電源產(chǎn)業(yè)正朝著數(shù)字革命的方向發(fā)展。

　　本文強調(diào)當(dāng)前是電源應(yīng)用采用數(shù)字技術(shù)、實現(xiàn)數(shù)字電源的最佳時機。Microchip 提供的AC-DC 參考設(shè)計就是展示數(shù)字控制技術(shù)優(yōu)點的極佳實例。

　　本問通過在以下幾個方面將數(shù)字電源與模擬電源進行定量比較以指出數(shù)字電源的優(yōu)勢所在：

　　比較模擬電源與數(shù)字電源的物料成本

　　控制先進拓撲結(jié)構(gòu)的能力和數(shù)字控制的靈活性

　　在同樣成本條件下，數(shù)字電源實現(xiàn)的附加價值數(shù)字電源節(jié)省成本。

　　圖1 為兩級模擬AC-DC 電源的高階原理框圖。

圖 1: 兩級模擬AC-DC 電源

　　圖2 顯示了數(shù)字AC-DC 電源的高階框圖。

圖 2: 數(shù)字AC-DC 電源

　　模擬電源的主要組成包括：

　　功率鏈：半導(dǎo)體開關(guān)、電感、電容和功率變壓器

　　驅(qū)動電路：柵極驅(qū)動以及支持電路

　　反饋電路：傳感器、放大器和電阻網(wǎng)絡(luò)

　　控制器：每個功率級專用控制器

　　后臺管理電路：用于順序控制、監(jiān)控和通信的專用單片機以及支持電路

　　為便于比較，考慮選擇一個兩級式電源。前端轉(zhuǎn)換器采用升壓功率因數(shù)校正（Power Factor Correction,PFC）電路，而第二級是DC-DC 相移式全橋轉(zhuǎn)換器。

　　模擬電源與數(shù)字電源的功率鏈部分、驅(qū)動電路和反饋電路保持一致。圖2 分別展示了上述例子中所描述的數(shù)字電源。對于數(shù)字控制電源，專用模擬控制器和后臺管理電路可合并采用一片dsPIC®DSC 來實現(xiàn)。