數(shù)字電源控制模擬控制能力

　　圖7顯示了“Type III”補(bǔ)償，這往往被用在一個(gè)模擬電壓模式控制器反饋回路當(dāng)中。請(qǐng)注意，這里有6個(gè)電路元件、3個(gè)電阻和3個(gè)電容，他們是回路補(bǔ)償所必須的。

　　這個(gè)網(wǎng)絡(luò)可以為系統(tǒng)響應(yīng)帶來(lái)兩個(gè)實(shí)數(shù)零點(diǎn)、3個(gè)極點(diǎn)(包括在零點(diǎn)的極點(diǎn))。這些零點(diǎn)可用來(lái)補(bǔ)償輸出功率級(jí)(電感器和電容器)的兩個(gè)極點(diǎn)。一個(gè)極點(diǎn)用來(lái)補(bǔ)償電容esr，第二個(gè)極點(diǎn)用來(lái)確保高頻率的低增益。

　　這個(gè)網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)限制其實(shí)在于它提供了實(shí)數(shù)零點(diǎn)，以補(bǔ)償輸出級(jí)的極點(diǎn)。正如上文已經(jīng)指出的那樣，輸出級(jí)的極點(diǎn)只對(duì)低Q值輸出級(jí)是實(shí)數(shù)。對(duì)于Q>0.5，極點(diǎn)是復(fù)數(shù)，而隨著Q值的增加，實(shí)數(shù)零點(diǎn)在補(bǔ)償復(fù)數(shù)極點(diǎn)方面變得越來(lái)越無(wú)能為力。

　　數(shù)字控制為補(bǔ)償提供了成熟和復(fù)雜方式的能力，本文將集中于一個(gè)簡(jiǎn)單的PID濾波器，如圖8所示。這個(gè)數(shù)字濾波器采用了誤差信號(hào)，比例信號(hào)之和及比例延遲采樣的誤差信號(hào)，再加上積分輸出實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償器。三個(gè)增益系數(shù)用來(lái)調(diào)整補(bǔ)償。

　　(圖字：輸入，輸出)

　　該濾波器的傳遞函數(shù)通過(guò)下式給出：

　　圖9顯示了這兩種補(bǔ)償方法的標(biāo)稱(chēng)差別。左圖是一個(gè)用采用type III補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的模擬控制器進(jìn)行補(bǔ)償?shù)碾娫崔D(zhuǎn)換器的波特圖(如圖7所示)。雖然實(shí)現(xiàn)了滿(mǎn)意的增益和相位裕量，帶寬不得不大幅度減少。右圖是一個(gè)沒(méi)有采用數(shù)字補(bǔ)償?shù)耐粋€(gè)系統(tǒng)的波特圖。請(qǐng)注意，數(shù)字補(bǔ)償器中的復(fù)數(shù)零點(diǎn)最好使用復(fù)數(shù)極點(diǎn)進(jìn)行補(bǔ)償，這不僅可以產(chǎn)生令人滿(mǎn)意的增益和相位裕量，而且還可以通過(guò)單位增益交叉頻率確定一個(gè)令人滿(mǎn)意的帶寬。

　　(圖字：占空比(標(biāo)稱(chēng)值變化百分比)，損耗(W))

　　因此，數(shù)字補(bǔ)償提供了一個(gè)比模擬補(bǔ)償更好的補(bǔ)償。此外，在使用數(shù)字補(bǔ)償時(shí)，可以省去五六個(gè)元件。最后一點(diǎn)，人們還認(rèn)為數(shù)字補(bǔ)償很容易根據(jù)設(shè)計(jì)的不同而改變，甚至可以隨時(shí)改變。

　　更高的效率

　　有若干參數(shù)可以在電源控制器中進(jìn)行調(diào)整，以?xún)?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(diǎn)的的應(yīng)用而設(shè)計(jì)，盡管人們認(rèn)識(shí)到幾乎沒(méi)有應(yīng)用是運(yùn)行在一個(gè)設(shè)計(jì)點(diǎn)。

　　數(shù)字控制器可提供更多的優(yōu)勢(shì)，以此能夠調(diào)整這些參數(shù)，根據(jù)環(huán)境、負(fù)載或元件的條件來(lái)適應(yīng)運(yùn)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(gè)檢測(cè)元件來(lái)確定轉(zhuǎn)換器的相對(duì)損耗。需要相對(duì)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(gè)好的損耗測(cè)量能夠利用開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換器的戴維南(Thevenin)等效電路來(lái)確定，這里的電壓源，例如衍生的降壓拓?fù)?，是用輸入電壓乘PWM的占空比。在無(wú)損轉(zhuǎn)換器中，戴維南阻抗應(yīng)該為零，輸出可以簡(jiǎn)單地用輸入電壓乘占空比。但是，在有損轉(zhuǎn)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(shuō)，在有損耗的情況下，占空比大于無(wú)損的情況。事實(shí)上，損耗越高，占空比也越高。因此，占空比測(cè)量可以被用來(lái)確定轉(zhuǎn)換器中的相對(duì)損耗。如圖10所示，圖中來(lái)自實(shí)際降壓轉(zhuǎn)換器的占空比(5Vin，0.6Vout)是隨負(fù)載電流的變化作為損耗的函數(shù)測(cè)得的。