16位單片機實現全數字回路控制,簡化大功率開關電源

開關電源(SMPS)正隨著系統(tǒng)變得日益復雜，如帶多路輸出、協調負載共享，熱插拔能力、輸出協調、集成功率因數校正或豐富故障處理功能，傳統(tǒng)的模擬控制回路變得復雜和昂貴。針對大功率和復雜度高的開關電源，美國微芯科技(Microchip)最近推出了最多可支持四路輸出的16位dsPIC數字信號控制器(DSC)系列，這是Microchip首個SMPS DSC產品，它可以節(jié)省50%的元件數量，適用于AC/DC電源、功率因數校正(PFC)、隔離式DC/DC轉換器、UPS和逆變電源等。

本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/201612/326447.htm

隨著性能和功率的不斷提升，越來越多開關電源的控制回路通過數字方式進行，設計也“由硬變軟”

新型dsPIC30F1010和dsPIC30F202X DSC是微芯科技針對電源應用推出的第四級數字集成產品，也是第一次實現全數字回路控制。該公司數字信號控制器部門戰(zhàn)略市場總監(jiān)Steve Marsh表示，盡管單片機在電源設計中廣泛應用，如該公司已經推出的三級數字集成產品，但控制回路依然是以模擬形式來實現。他介紹說，第一級開/關控制，單片機可以提供一些包括軟啟動、定序和監(jiān)控的簡單功能，由8位MCU實現；第二級比例控制，單片機可以管理現有電源芯片，并擴展現有功能，由8位或16位MCU/DSC實現；第三級拓撲結構的控制，SMPS的功能模塊作為單片機控制的外設，由8位或16位MCU/DSC實現。

Marsh表示：“新推出的是第四級全數字控制產品，第一次實現全數字控制回路。它最大的特點是只需要使用DSC，完全通過固件實現數字濾波，只需要外接功率驅動模塊。這樣的數字控制，可以使客戶使用的元件數量減少50%。”

不過，他表示，第四級的數字回路控制并不會完全取代其它設計，模擬和數字控制將在一定的過渡期內并存，目前模擬控制和數字控制應用的分界線，對于DC/DC來說是100W，AC/DC通常是250W，對于100W以下的電源來說，除非電源非常復雜，否則不會用到新型dsPIC系列。Marsh指出：“隨著電源系統(tǒng)的性能和功率不斷提高，以模擬方法實現的元件數量和功耗也逐漸提高，越來越多的控制要通過數字方式進行。”

Marsh表示，新器件不需要外部的PWM、ADC和電源管理芯片，以及晶振、用于通信的獨立芯片和用于功率因素校正的獨立芯片，可以使元件數量減少50%。

Marsh解釋說，新型DSC可以通過運行在DSC上的軟件和高性能的集成外設實現對電源轉換過程的全面控制。制造商不再受模擬控制設計技術的限制，也不必為適應元件變化而使用過大元件，也不再需要擔憂元件漂移和溫度補償問題。由于通過軟件而不是硬件實現產品的多樣化，因此極少的產品平臺就可以滿足更廣泛的應用需求。除此之外，制造商還可以通過新的數字拓撲結構以更加靈活的方式開發(fā)高功率密度和改善成本效益的電源產品。

由于16位單片機在性能方面提升有限，不少客戶紛紛從8位轉向32位，因此業(yè)界并不太看好16位單片機的市場前景。不過，作為8位單片機的領導者，微芯并不這么看。Marsh指出：“實際上，很多客戶在使用了32位單片機后發(fā)現，32位單片機技術非常復雜，特別是當他們已經適應了8位單片機后，這種感覺會更加突出。而且，32位的開發(fā)時間比較長，一些開始采用了32位單片機的電源設計者也逐漸發(fā)現32位的性能可能還沒有DSC高，所以他們又回過頭來使用我們的DSC產品。另外，對于那些從8位過渡到16位的用戶來說，他們會發(fā)現這個過渡更輕松一些，因為可以使用同樣的工具，而且他們對產品的指令和架構都非常熟悉，不需要花更多的精力。”