數(shù)字電源控制模擬控制能力

　　簡介

　　“數(shù)字電源”正在徹底改變電源的設(shè)計(jì)方法和實(shí)現(xiàn)方式。本文為您介紹替代傳統(tǒng)模擬控制的數(shù)字電源技術(shù)：數(shù)字電源可實(shí)現(xiàn)超過傳統(tǒng)方案的巨大優(yōu)勢(shì)，不僅在性能方面(效率、瞬態(tài)響應(yīng)、穩(wěn)定性等)，而且在上市時(shí)間和總擁有成本方面也同樣如此。

　　基本概況

　　Intersil用于DC/DC電源轉(zhuǎn)換的ZL2008第二代自適應(yīng)數(shù)字化電源控制器是一款業(yè)界領(lǐng)先的數(shù)字電源控制器。它適用于非隔離式降壓、升壓、降壓-升壓和隔離式單管正激或反激式轉(zhuǎn)換器。在這個(gè)6mm×6mm QFN封裝(圖1)內(nèi)是一個(gè)先進(jìn)的電源控制器，集成了電源轉(zhuǎn)換控制、電源管理、故障管理和遙測(cè)功能。此外，它還包含一個(gè)集成的微控制器，可以運(yùn)行復(fù)雜的算法，可以適應(yīng)超越模擬方案性能的運(yùn)行。它代表了高性價(jià)比的數(shù)字電源的最新技術(shù)。

　　基本規(guī)格見表1

　　表1：ZL2008規(guī)格

　　數(shù)字電源架構(gòu)與模擬架構(gòu)的對(duì)比

　　圖2顯示了電源轉(zhuǎn)換控制架構(gòu)從模擬(a)到現(xiàn)代數(shù)字控制(c)的進(jìn)展。模擬PWM控制器通過使用一個(gè)斜坡誤差信號(hào)來產(chǎn)生比例占空比。該誤差信號(hào)利用電阻和電容網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行補(bǔ)償，以修改信號(hào)來穩(wěn)定控制回路。

　　(圖字：上圖：模擬PWM控制器，斜坡(ramp)發(fā)生器，誤差放大器，比較器，鎖存，驅(qū)動(dòng)器;中圖：數(shù)字PWM控制器，電源管理，數(shù)字VREF，控制器接口，驅(qū)動(dòng)器;下圖：Digital-DCTM控制器，電源管理，串行接口，多級(jí)比較器，數(shù)字PID濾波器，驅(qū)動(dòng)器)

　　在數(shù)字電源中最早嘗試(圖2b)的比例占空比是通過一個(gè)數(shù)字計(jì)數(shù)器(DPWM)生成的，其計(jì)數(shù)是由數(shù)字信號(hào)處理器決定的。雖然這種方法在數(shù)字實(shí)現(xiàn)方面非常強(qiáng)大，但事實(shí)證明這種方法過于昂貴，對(duì)于大多數(shù)實(shí)際應(yīng)用來說需要太多的靜態(tài)電流。

　　在現(xiàn)代數(shù)字電源控制(圖2c)當(dāng)中，占空比仍然是由一個(gè)數(shù)字計(jì)數(shù)器生成的，但是現(xiàn)在的計(jì)數(shù)器是由數(shù)字狀態(tài)機(jī)控制的。這個(gè)狀態(tài)機(jī)是專門為電源控制器(而不是一般功能的DSP)設(shè)計(jì)的，所以這個(gè)解決方案更符合成本效益，且需要較少的靜態(tài)電流。

　　圖2c的架構(gòu)采用了比例、積分、微分(PID)補(bǔ)償器來穩(wěn)定電源，而不需要一個(gè)完整的DSP來補(bǔ)償電源。誤差電壓的3個(gè)要素，誤差的比例、誤差的積分和誤差的微分結(jié)合了相對(duì)比重，以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的運(yùn)行。