基于數(shù)字化控制的開關(guān)電源的研究

0 引言
開關(guān)電源被譽為高效節(jié)能型電源。傳統(tǒng)的開關(guān)電源采用模擬控制技術(shù)，使用比較器、誤差放大器和模擬調(diào)變器等元器件來調(diào)整電源輸出電壓。模擬控制方法只適用于頻率高、電力小、功能少的開關(guān)電源，且存在控制電路復(fù)雜、元器件多以及控制電路一旦成型很難修改等缺點，不利于開關(guān)電源的集成化和小型化。開關(guān)電源的數(shù)字化控制技術(shù)能夠較好地解決這些問題。本文介紹了開關(guān)電源的數(shù)字化控制技術(shù)，并給出了基于單片機(jī)控制和基于DSP控制開關(guān)電源的兩種模型，分析和比較了兩者的優(yōu)缺點以及應(yīng)用場合，現(xiàn)在介紹如下。

1 開關(guān)電源模擬控制和數(shù)字控制的比較

1．1開關(guān)電源模擬控制的種類與特點

開關(guān)電源的模擬控制方法已經(jīng)使用了數(shù)十年，也形成了一系列的控制方式，大致有3種：脈沖寬度調(diào)制方式PWM、脈沖頻率調(diào)制方式PFM和昆合調(diào)制方式。

圖1為脈寬調(diào)制式（PWM）開關(guān)電源，AC220V輸入電壓經(jīng)過整流濾波后變成直流電壓U，再由功率開關(guān)管VT斬波、高頻變壓器T降壓，得到高頻矩形波電壓，最后通過輸出整流濾波器VD、C2，獲得所需要的直流輸出電壓U0。利用誤差放大器和PWM比較器構(gòu)成閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。這種模擬控制電路因為使用元器件多而需要很大空間，這些元器件本身的值還會隨著使用時間、溫度和其他環(huán)境條件的變化而變動，并對系統(tǒng)穩(wěn)定性和響應(yīng)能力造成負(fù)面影響，不利于模擬系統(tǒng)的測試和維修。另外，模擬控制的控制響應(yīng)特性是由分立元器件的值決定的，因此無法為所有電源值或負(fù)載點提供最優(yōu)化的控制響應(yīng)。