高頻開關電源數(shù)字控制的特點
隨著各種微處理器芯片(如數(shù)字信號處理器等)的工作速度的提高、運算能力的增強、集成度的提高,以及成本的下降,使得開關電源的控制也可以通過微處理器用軟件來實現(xiàn)。與模擬電路相比較,數(shù)字化控制具有以下的優(yōu)點:
?。?)可以實現(xiàn)一些先進的,但叉比較復雜的控制方法,而這些方法用模擬電路是不能或不容易實現(xiàn)的。
?。?)外圍模擬器件數(shù)目很少,由于模擬器件的老化和溫度漂移等引起的控制性能變差的問題,可以得到有效的改善,可靠性大大地提高。
?。?)控制算法通過軟件來實現(xiàn),可以避免模擬器件參數(shù)的離散性所引起的控制特性的不一致性。
?。?)控制方法或參數(shù)的修改成本低、周期短。
?。?)適應于對電源模塊要求不斷提高的智能化要求,能使控制與監(jiān)控集成在一起,由一個芯片來完成。
數(shù)字控制的主要缺點是,控制算法的運算速度受限于微處理器芯片的工作頻率和運算能力,造成控制點在時間軸上的離散化,引入了純滯后環(huán)節(jié),有可能不能滿足頻帶要求較寬的系統(tǒng)控制要求;此外,對于小功率電源模塊而言,通用微處理器芯片的集成度還不能令人滿意。但這些問題都會隨著控制算法的改進、微處理器芯片技術的進步逐漸得到解決的。數(shù)字化的開關電源專用芯片也將會逐漸取代模擬芯片。
事實上,數(shù)字信號處理器(Digital Signal Processor,DSP)已經(jīng)在大功率電源轉(zhuǎn)換器中得到了廣泛應用,如三相不間斷電源(UPS)等大功率電源等。一些電壓調(diào)節(jié)器模塊VRM的專用控制芯片等,也應用了數(shù)字控制技術。
高頻轉(zhuǎn)換器的控制理論正在不斷地發(fā)展,控制策略和控制算法也日益復雜。除了傳統(tǒng)的PID等控制方法以外,一些非線性控制策略,如滑??刂疲⊿lide一mode Control),無差迫控制(Dead beat CONtrol)、相量控制(Vector Control)等,隨著DSP技術的發(fā)展,這些需要高速數(shù)值處理的復雜控制方法和技術在高頻開關轉(zhuǎn)換器中的應用正在戍為可能。
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