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利用数字控制技术优化电源系统设计

发布时间:2021-09-11 01:04:01人气:
本文摘要:经过数十年的发展,低规格DC/DC转换器早已超过性能顶峰,拒绝电源工程师重新考虑设计方法。事实上,使用人们熟悉的仿真掌控机制的转换器如今在切换效率和功率密度指标方面早已鲜有变革,随着设计人员更好地认识到数字电源控制技术的优势,数字电源控制技术正在很快提高市场份额。在实际应用于中,任何数字电源转换器都会使用混合信号硅片工艺反对的仿真和数字人组电路。在本文中,数字电源掌控所指的是用数字电路而不是仿真机制构建电源转换器的内部掌控环路。

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经过数十年的发展,低规格DC/DC转换器早已超过性能顶峰,拒绝电源工程师重新考虑设计方法。事实上,使用人们熟悉的仿真掌控机制的转换器如今在切换效率和功率密度指标方面早已鲜有变革,随着设计人员更好地认识到数字电源控制技术的优势,数字电源控制技术正在很快提高市场份额。在实际应用于中,任何数字电源转换器都会使用混合信号硅片工艺反对的仿真和数字人组电路。在本文中,数字电源掌控所指的是用数字电路而不是仿真机制构建电源转换器的内部掌控环路。

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  对于最简单的升压转换器例子来说,这意味著用模数转换器替换传统的误差信号对系统放大器,并用于数字信号处理技术替换电压基准、斜坡发生器和较为器掌控驱动电源开关的脉宽调制器,闻图1。    图1:数字升压转换器使用数字信号处理技术替换仿真掌控的环。  对于混合信号内核而言,减少片上数字电源管理功能极具吸引力,这种功能包括了监控和控制电路,可与外部逻辑通信以增进电源管理机制。

构建这种功能而额外减少的硅成本是可忽视的,但却能很大地减少PCB闲置面积拒绝,同时优化电源转换器内核与其测量和掌控子系统之间的耦合。  板级I/O系统自由选择的是基于SMBus硬件的PMBus电源行业标准,它的构建也很更容易和低廉。现在有多家硅供应商获取的芯片包括了建构数字电源转换器必须的所有元件,并且外部元件数量很少。

较少的元件有助增大数字转换器体积、提升可靠性和降低成本而且掌控转换器操作者的数字值会随着时间或温度再次发生飘移。  数字转换器的基本拒绝  对任何数字电源转换器的基本拒绝是必需最少要有最杰出的简单仿真解决方案的效率,并且不壮烈牺牲任何电气性能还包括稳压精度、瞬态号召或输入噪声电平。事实上所有电源转换器在重阻抗时都具备低于的效率,而且大多数仿真DC/DC转换器在超过输入仅次于功率的15-20%时才开始渐趋高效工作。  一般来说,这种转换器约在仅次于阻抗的50-70%时获得仅次于效率,这正是它们的设计人员期望用户用于的阻抗范围。

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直到最近,这种特征工作范围仍然非常适合阻抗比较平稳的大多数系统,但今天更加多的系统被设计为只要有可能就重开尽量多的功能以节省能耗。  这种情况下拒绝更好的电源需要在十分重阻抗时就能高效工作,这时在有可能显然不是很平稳的转换器输出电压方面有可能经常出现回跳或次生效应。如图2中的一对典型的四分之一砖块中间总线DC/DC转换器右图,设计较好的数字转换器可以从剩阻抗的大约10%开始就能获取比仿真转换器完全相同或更高的效率,然后直到100%阻抗都能维持性能优势,同时对大大变化的输出电压获取出众的容差性能。


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