基于數字化控制的開關電源的研究
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所謂電源的數字控制，也稱為“回路內部的處理器”，是指控制器能在數字域執(zhí)行所有系統(tǒng)控制算法。它必須對兩個數字串進行比較以產生脈沖寬度來驅動電源開關，而不是使用傳統(tǒng)模擬PWM比較器。它會將所有模擬系統(tǒng)參數轉換成數字信號，并在數字域利用這些數據計算控制響應，然后將新產生的控制信息加傳至系統(tǒng)。
數字控制電源系統(tǒng)有以下特點：
（1）以數字信號處理器DSP或單片機為核心，將數字電源驅動器及PWM控制器作為控制對象而構成的智能化開關電源系統(tǒng)。
（2）采用“整合數字電源”技術，實現了開關電源中模擬組件與數字組件的優(yōu)化組合。
（3）高集成度，實現了電源系統(tǒng)單片集成化，將大量的分立元器件整合到一個芯片或一組芯片中。
（4）能充分發(fā)揮數字信號處理器及微控制器的優(yōu)勢，使所設計的數字電源達到高技術指標。
這種技術可用于負載時間恒定的應用中，使電源運行在高頻狀態(tài)，如功率因數校正、非中斷電源、多個化學電池譯電和電機控制；還可用于采用若干可配置的PWM內核及控制、診斷和接口電路的手機以及PDA的PMU等其他應用。運行時間控制電路中的子電路或外設可為其電流狀態(tài)提供最適宜的運行電壓，以節(jié)能。數字電源控制可使調節(jié)器更加靈敏。
2 基于數字控制技術開關電源的方案
結合當前的數字控制技術和流行的電源管理模式，我們提出了以下兩種方案。
2．1基于單片機控制的開關電源
隨著電子技術的迅猛發(fā)展和超大規(guī)模集成電路設計的進一步提高，單片機技術也得到了迅速發(fā)展，已經在智能儀器儀表、工業(yè)檢測控制、電力電子、汽車電子、機電一體化等方面得到了廣泛的應用，并取得了巨大的成果。利用單片機作為控制核心，設計方法容易掌握，而且對單片機的要求不高，成本比較低。該方案采用單片機通過外接A／D轉換芯片進行采樣，采樣后對得到的數據進行運算和調節(jié)，再把結果通過D／A轉換后傳到PWM芯片中，實現單片機對開關電源的間接控制。其原理結構如圖2
其中：單片機采用MCS51；A／D轉換器采用TLC2543芯片，該芯片的接口方式采用串口，這種方式相對于并口方式，具有接口簡單，便于擴展，體積小的特點。TLC2543的接口是典型的SPI接口，它與MCS51單片機相連接時，其硬件電路非常簡單。但由于MCS51沒有標準的SPI接口，只能在程序中模仿SPI的操作方式對TLC2543進行操作，因而程序要復雜一些。D／A轉換器采用TLC5615芯片與MCS51連接，同樣接口也采用串行方式。“看門狗”（Watchdog）為單片機提供上電復位信號，當程序紊亂或電壓失常時啟動內部的“看門狗”電路強迫單片機復位，使程序從頭開始工作；具有512字節(jié)的EPROM存儲單元，用來存放各種重要數據，以備交流后重要數據丟失；外接有串口，通過電平轉換連接RS-485或者RS-232，實現了開關電源與上位機的信號傳輸；LCD、鍵盤接口電路實現了人機交換。
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