關(guān)于數(shù)字控制的iW2202芯片應(yīng)用
O 引言
傳統(tǒng)的模擬控制技術(shù),有頻率(PFM)、脈寬(PWM)控制等。隨著單片機(jī)等各種廉價(jià)的微處理器芯片推廣應(yīng)用,在弱電核心控制與保護(hù)之中發(fā)揮愈來愈強(qiáng)大功能,把微處理器在PCB上與傳統(tǒng)模擬控制芯片聯(lián)合使用,實(shí)現(xiàn)沒計(jì)者的嵌入式數(shù)碼方案思維。只可惜電路太復(fù)雜,且還須編程序等,比較麻煩,總成本仍居高不下。于是,一般設(shè)計(jì)人員不得不望數(shù)碼興嘆,繼續(xù)沿用廉價(jià)和不必編程序的模擬芯片應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)。
一些報(bào)刊曾發(fā)表iW220l和iW2202數(shù)字控制器應(yīng)用文章,但均是取材于iWatt公司2004年的資料,與現(xiàn)實(shí)相去甚遠(yuǎn),例如《電子報(bào)》2006年4月30日第17期第14版文章中圖示,以及《電源技術(shù)應(yīng)用》2006第4期第47頁圖7中,還有《中國電源博覽》2006年第l/2期合刊第44頁圖7之中,iW2202只有8個(gè)腳。iWatt公司現(xiàn)在生產(chǎn)的iW2202產(chǎn)品,實(shí)際上是14個(gè)腳!駿龍科技公司作為iWatt公司的中國銷售代理商,認(rèn)為必須把最新事實(shí)公諸于眾,以免受一些傳媒誤導(dǎo)以為:“8個(gè)腳的iW2202才是行貨,其他非8個(gè)腳的是水貨”,這就不利于iW系列芯片的良性推廣。
1 iW2202簡介
iWan公司自主研發(fā)了一種“pulse Train專利技術(shù)”.該專利技術(shù)之內(nèi)核,是用了一個(gè)功率脈沖發(fā)生器(用于強(qiáng)電控制)和一個(gè)檢測脈沖發(fā)生器(用于弱電數(shù)碼處理)。如圖1所示。
iWatt公司的iW2202對于pulse Train每個(gè)周期,均對二進(jìn)制誤差信號取樣,用iW2202自有最優(yōu)化算法邏輯,來計(jì)算出脈沖串的最優(yōu)量化,直到滿足數(shù)碼反饋設(shè)定值。使用iW2202不需要另外編程序,就可以得到數(shù)碼控制之效果。其中,iW22202數(shù)碼控制內(nèi)涵,包括:“功率周期”、“傳感周期”、“智能跳躍周期”等數(shù)控模式。
(1)“功率周期”導(dǎo)通時(shí)間為“傳感周期”導(dǎo)通時(shí)間的4倍。
(2)“功率周期”脈沖電流為“傳感周期”脈沖電流的4倍。
(3)“功率周期”輸出能量為“傳感周期”輸出能量的16倍。
(4)當(dāng)系統(tǒng)輸出高于預(yù)置定值時(shí),增加“傳感周期”脈沖,并減少“功率周期”脈沖串的輸出,降低系統(tǒng)的輸出,使之迅速回歸預(yù)置定標(biāo)值。反應(yīng)速率迅敏,非一般模擬IC可比的。
(5)當(dāng)系統(tǒng)輸出低于預(yù)置定值時(shí),減少傳感周期脈沖,并增加功率周期脈沖串的輸出,提升系統(tǒng)的輸出,使之迅速回歸預(yù)置定標(biāo)值。反應(yīng)速率超常。比一般模擬IC好得多了。
(6)當(dāng)輕負(fù)載或空載時(shí),iW2202內(nèi)部系統(tǒng)自動(dòng)切換為“智能跳躍周期”模式,停止發(fā)送功率周期脈沖,使iW2202待機(jī)功耗極小,滿足“能源之星”和“藍(lán)天使”規(guī)范要求
(7)iW2202具有“磁復(fù)位自動(dòng)控制”功能,即當(dāng)反激式初級電流下降到零的時(shí)候,才允許輸出脈沖串激勵(lì)功率開關(guān),這樣實(shí)現(xiàn)每個(gè)脈沖后均有“磁復(fù)位”,從而避免了磁性工作點(diǎn)偏移。
(8)在功率開關(guān)導(dǎo)通時(shí),可設(shè)置初級繞組的電流峰值之極限,來保持初級線圈恒流工作狀態(tài)。這樣優(yōu)化的結(jié)果,在輸入電壓為AC 85~270V范圍內(nèi),均有較高的電效率。
(9)iW2201為不帶APFC的AC/AC芯片。iW2202為具有APFC功能的AC/DC芯片,傳統(tǒng)Boost模擬系統(tǒng)一些失控導(dǎo)致APFC輸出電壓偏高,甚至?xí)^1kV,對高壓電解電容危害極大。而應(yīng)用iW2202的直流母線電壓低于DC 400V,有效降低電壓應(yīng)力,能大幅度提供可靠性,同時(shí)使應(yīng)用成本下降。
(10)特別須敬告諸位讀者的是:iW2202也可以工作在不用高壓電解電容的APFC工作狀況,應(yīng)用iW2202可得到很高的PF和很低的THD。如圖2所示。
眾所周知:電解電容體積較大,已成為產(chǎn)品往“薄、小、輕”發(fā)展的障礙!電解電容的價(jià)格較貴,已成為降低產(chǎn)品成本的著眼點(diǎn)!電解電容的儲存壽命和工作壽命極為有限,已成為提升電子產(chǎn)品可靠性的革命對象!所以,應(yīng)用iW2202的開關(guān)電源,能夠在保持高效率、高功率因數(shù)、低諧波系數(shù)等綜合參數(shù)優(yōu)異的前提下而不用高壓電解電容!這絕對是令電子設(shè)計(jì)師們炊呼雀躍的特大好消息。
2 結(jié)語
iW2202于2002年開始投產(chǎn)時(shí),單價(jià)高達(dá)3.5美元;當(dāng)時(shí)因?yàn)閮r(jià)格昂貴,使應(yīng)用者陽春白雪寥寥無幾。時(shí)至今日,生產(chǎn)批量上去之后,價(jià)格大幅下調(diào),到2006年5月,iW2202單價(jià)已降到20元人民幣以內(nèi)(視批量大小有價(jià)格優(yōu)化階梯)。只要一片iW2202,就能實(shí)現(xiàn)超過傳統(tǒng)的模擬芯片IC兩片或多片的效能,已經(jīng)可以說初步實(shí)現(xiàn)“價(jià)廉物美”的市場基本要求。所以,本文不失時(shí)機(jī)介紹給讀者,祈愿更多讀者能夠不必額外另行編程序,直接應(yīng)用iW2202就可以嘗試先進(jìn)“數(shù)字控制”的美妙。更可憑借iW2202帶APFC而省去高壓電解電容的特點(diǎn),降低產(chǎn)品成本,提升產(chǎn)品可靠性,使產(chǎn)品更輕更小更薄型化,具有超常的市場競爭能力,可望爭取更大的效益。
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