功率轉(zhuǎn)換及管理的數(shù)字控制

　　本文將會(huì)廣泛地討論有關(guān)數(shù)字技術(shù)應(yīng)用于功率轉(zhuǎn)換及管理方面的技術(shù)性問題，以迎合市場(chǎng)趨勢(shì)及不同市場(chǎng)領(lǐng)域的需求。我們還會(huì)談到這種技術(shù)相對(duì)于模擬控制的應(yīng)用和挑戰(zhàn)。

　　功率轉(zhuǎn)換屬于功率系統(tǒng) (反饋環(huán)路) 的運(yùn)作，而功率管理則涵蓋操作模式、起動(dòng)/停機(jī)延遲的同步跟蹤和邊裕量以及針對(duì)并行操作和系統(tǒng)通信的鎖相 (交錯(cuò)) 功能。

　　多年以來(lái)，“模擬”與“數(shù)字”的定義已變得有點(diǎn)模糊。為了避免混淆，本文中的“模擬”是指“連續(xù)可變的物理量”，而“數(shù)字”是指“離散變量”，全因?yàn)閿?shù)字技術(shù)的特性，我們可以存儲(chǔ)數(shù)據(jù)、進(jìn)行運(yùn)算和有效地通信。

　　直到現(xiàn)在，功率轉(zhuǎn)換中電壓和電流的實(shí)際處理，一直都屬于模擬而非數(shù)字的領(lǐng)域，不過控制上則可以是模擬或數(shù)字。由于有關(guān)控制并非完全數(shù)字化，所以需要在反饋環(huán)路中設(shè)置模數(shù)換轉(zhuǎn)器。那么數(shù)字技術(shù)能帶來(lái)什么好處?

　　技術(shù)

　　數(shù)字技術(shù)在我們的日常生活中俯拾皆是。但只有在大約4年前開始，這種技術(shù)才被全面應(yīng)用于功率轉(zhuǎn)換及管理的范疇。

　　特點(diǎn)

　　數(shù)字技術(shù)最突出的優(yōu)點(diǎn)在于存儲(chǔ)器方面的應(yīng)用，當(dāng)中包括3個(gè)基本級(jí)別的訪問：特別為包含了控制器內(nèi)部校準(zhǔn)數(shù)據(jù)及查表的寄存器而設(shè)的廠級(jí)訪問 (不讓用戶自行訪問);用來(lái)選擇管理拓樸和控制模式 (電壓、電流和混合式) 并提供不同故障保護(hù)功能設(shè)定的控制器配置 (用戶可以通過密碼來(lái)訪問);以及監(jiān)察和控制 (通過PMBus協(xié)議來(lái)自由訪問)。完善的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力容許設(shè)計(jì)師把有關(guān)設(shè)計(jì)優(yōu)化，甚至在不同項(xiàng)目上反覆使用。

　　數(shù)字技術(shù)在存儲(chǔ)方面的強(qiáng)項(xiàng)衍生另一種優(yōu)點(diǎn) – 通信功能。通過I2C來(lái)實(shí)現(xiàn)的通信功能為控制器賦予校準(zhǔn)和編程的能力，也可實(shí)時(shí)發(fā)揮不同功能，包括控制、監(jiān)察、狀態(tài)監(jiān)控、遠(yuǎn)程識(shí)別和診斷。其他特點(diǎn)包括在傳輸過程中作不同的強(qiáng)度調(diào)整，包括分辨率 (數(shù)字多少)、校準(zhǔn) (模數(shù)轉(zhuǎn)換、外置感應(yīng)器)、輸出電壓/電流設(shè)定及保護(hù)限制 (電壓、電流、溫度)。

　　時(shí)間調(diào)整功能涵蓋頻率轉(zhuǎn)換、延遲和相位調(diào)整。控制/管理功能包括操作模式轉(zhuǎn)換 (起動(dòng)/關(guān)機(jī)、脈沖串、脈沖跳行、脈沖頻率調(diào)制、脈沖寬度調(diào)制、相位數(shù))、自檢驗(yàn)和輸出電壓轉(zhuǎn)換 (邊限)。時(shí)間調(diào)整和控制的靈活性皆有助于減少電磁干擾，這種特性在模擬應(yīng)用環(huán)境中完全是可夢(mèng)而不可即。

　　數(shù)字術(shù)技優(yōu)點(diǎn)的多寡，或許會(huì)因?yàn)樾枰鶕?jù)不同市場(chǎng)領(lǐng)域作出微調(diào)而有所不同，但在實(shí)施過程中都需要若干邏輯元素。

　　邏輯的類型

　　我們替某種應(yīng)用選擇合適的邏輯時(shí)，靈活性、速度/帶寬及成本限制都成為了決定性因素。當(dāng)中包括數(shù)字硬連接邏輯 (狀態(tài)機(jī)器) PID控制及數(shù)字脈沖寬度調(diào)制 (PWM);數(shù)字硬連接邏輯PID控制及數(shù)字PWM + 非易失性存儲(chǔ)器;混合式 = 模擬PWM + 數(shù)字接口 (一般稱為“數(shù)字封裝”);單片機(jī)(mC);數(shù)字信號(hào)處理 (DSP) 和數(shù)字控制處理 (DCP)，并且包含最佳DSP和mC的合并。