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數(shù)字開關(guān)電源的可控性強(qiáng)，詳細(xì)的設(shè)計(jì)好數(shù)字開關(guān)電源電路，做好預(yù)備作業(yè)有助于提高數(shù)字開關(guān)電源設(shè)計(jì)的精確性，防止在作業(yè)中出現(xiàn)問題。本文將剖析介紹什么是數(shù)字開關(guān)電源技術(shù)，依據(jù)詳細(xì)的設(shè)計(jì)事例談?wù)撨\(yùn)用，以此確保數(shù)字開關(guān)電源設(shè)計(jì)的可靠性。
1模仿和數(shù)字開關(guān)電源比照
雖然現(xiàn)在數(shù)字開關(guān)電源有了長(zhǎng)足的開展，可是現(xiàn)在市場(chǎng)上主流電源仍是選用的模仿技術(shù)。因?yàn)槟７麻_關(guān)電源開展時(shí)間比較久，所以相關(guān)的技術(shù)、選用的元器材以及相關(guān)工藝等都比較老練，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面現(xiàn)已趨于穩(wěn)定，且成本較低。
數(shù)字開關(guān)電源因?yàn)橄噍^于模仿開關(guān)電源具有很大優(yōu)勢(shì)，故最近成為開關(guān)電源的一個(gè)重要打開方向，兩者電路結(jié)構(gòu)比較一個(gè)比較大的差異是，模仿開關(guān)電源的PWM信號(hào)，是在擴(kuò)展器、斜坡補(bǔ)償?shù)入娐返淖饔孟掳l(fā)生的，這些電路是純粹的模仿電路，而數(shù)字開關(guān)電源的PWM信號(hào)，則是經(jīng)過采樣反饋電壓然后經(jīng)過數(shù)字電路的處理，發(fā)生的DPWM信號(hào)。
數(shù)字開關(guān)電源電路的首要組成部分為:（1）模數(shù)轉(zhuǎn)化器(A/D)，作用是對(duì)輸出電壓采樣；（2）數(shù)字補(bǔ)償器，作用是確定開關(guān)占空比；（3）數(shù)字脈寬調(diào)制器(DPWM)，作用是輸出PWM信號(hào)，操控開關(guān)管和同步整流管的開斷。能夠看出與模仿開關(guān)電源比較，比較大的差異就是運(yùn)用了數(shù)字操控代替模仿操控，其間補(bǔ)償器具有可編程功用和維護(hù)功用，這樣就能夠在不調(diào)度相同操控器硬件的無(wú)源器材的基礎(chǔ)上，完畢與不同的功率級(jí)電路協(xié)作運(yùn)用，增加了電路的通用性。并且跟著數(shù)字操控器打開，能夠完畢關(guān)于傳統(tǒng)模仿電路來(lái)說(shuō)不切實(shí)際的操控方案，比如精確匹配移相占空比能夠運(yùn)用專用的數(shù)字操控器完畢簡(jiǎn)略安穩(wěn)的電壓調(diào)度模塊(VRM)的操控；在變壓器阻隔的DC-DC轉(zhuǎn)化器中，經(jīng)過阻隔的數(shù)字信號(hào)傳輸可用于處理與規(guī)范模仿辦法相關(guān)的有限帶寬和大增益改動(dòng)；能夠在不改動(dòng)芯片中元器材的基礎(chǔ)上，經(jīng)過更新固件操控算法來(lái)滿意新的參數(shù)要求。所以數(shù)字開關(guān)電源相較于模仿開關(guān)電源在可編程才干、算法操控、操作精度和可靠性、通用性方面都有較大的優(yōu)勢(shì)。但數(shù)字開關(guān)電源也存在自己的下風(fēng)，一個(gè)是選用了選用了模仿加數(shù)字混合的技術(shù)，需求合理設(shè)計(jì)電路來(lái)行進(jìn)數(shù)模模數(shù)轉(zhuǎn)化工程中的精度，一個(gè)是數(shù)字操控部分需要選用的DSP等模塊相較于模仿開關(guān)電源成本高出許多。
2數(shù)字開關(guān)電源電路設(shè)計(jì)及其操控技術(shù)
2.1電路設(shè)計(jì)剖析
數(shù)字開關(guān)電源的操控電路是中心的部分，電路要和硬件配備彼此結(jié)合，確保數(shù)字開關(guān)電源作業(yè)進(jìn)程的可靠性?，F(xiàn)階段數(shù)字開關(guān)電源電路設(shè)計(jì)選用數(shù)字化技術(shù)，完畢數(shù)字化操控。數(shù)字開關(guān)電源電路選用高度集成化的設(shè)計(jì)辦法，行進(jìn)電路設(shè)計(jì)的精確性。
數(shù)字開關(guān)電源電路中的操控體系能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)電路內(nèi)的電流與電壓，比照數(shù)字開關(guān)電源中預(yù)先設(shè)計(jì)的技術(shù)方針，剖析電路中是否有電流失?；蛟S電壓失常的情況，防止發(fā)生電源事端，全面維護(hù)好數(shù)字開關(guān)電源的電路作業(yè)，一同還能方便人員監(jiān)控?cái)?shù)字開關(guān)電源的運(yùn)用。在數(shù)字開關(guān)電源電路設(shè)計(jì)中還要專門設(shè)計(jì)可顯現(xiàn)的電路，監(jiān)督數(shù)字開關(guān)電源電路的作業(yè)，下降安全事端的發(fā)生機(jī)率。
2.2數(shù)字開關(guān)電源操控技術(shù)
（1）單片機(jī)操控
單片機(jī)對(duì)數(shù)字開關(guān)電源進(jìn)行操控時(shí)，體系先進(jìn)行輸出信號(hào)的采樣，將采樣信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)化，得到數(shù)字信號(hào)，然后對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行精確的運(yùn)算和調(diào)度，而后將運(yùn)算作用轉(zhuǎn)化為模仿信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)PWM操控芯片，然后直接的完畢開關(guān)電源的數(shù)字化操控。單片機(jī)的數(shù)字開關(guān)電源操控只需求運(yùn)用幾個(gè)簡(jiǎn)略的單片機(jī)就可完畢閉環(huán)操控，一方面設(shè)計(jì)成本低、操控辦法明晰，且技術(shù)已適當(dāng)老到；另一方面拓?fù)潆娐方Y(jié)構(gòu)凌亂、數(shù)字轉(zhuǎn)化的延時(shí)較長(zhǎng)，然后引起體系動(dòng)態(tài)功用和穩(wěn)壓精度較低。雖然經(jīng)過在單片機(jī)上進(jìn)行PWM輸出的集成能夠改進(jìn)數(shù)字推遲的時(shí)間，可是在單片機(jī)的時(shí)鐘頻率范圍內(nèi)無(wú)法發(fā)生于開關(guān)電源作業(yè)頻率相適應(yīng)的PWM輸出操控信號(hào)。
（2）數(shù)字芯片操控
選用高功率的數(shù)字操控芯片（如DSP）來(lái)進(jìn)行開關(guān)電源體系的采樣，然后進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)化輸出PWM操控信號(hào)，經(jīng)過驅(qū)動(dòng)擴(kuò)展DSP輸出的PWM信號(hào)，然后將其作用于開關(guān)管。為行進(jìn)體系的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度，改進(jìn)輸出電壓的調(diào)整精度，應(yīng)選用高運(yùn)算速度、高頻率的操控芯片，便于迅速地完畢體系的操控算法，精確操控開關(guān)電源的數(shù)字邏輯。但是，高功率的數(shù)字芯片因?yàn)榧夹g(shù)難度大、操控邏輯凌亂、成本較高、性價(jià)比低，無(wú)法在開關(guān)電源范疇得到廣泛運(yùn)用。數(shù)字開關(guān)電源的優(yōu)勢(shì)是模塊集成化程度高、數(shù)字智能芯片可操作性強(qiáng)、通訊功用易于完畢等，憑仗這些優(yōu)勢(shì)數(shù)字開關(guān)電源越來(lái)越受到當(dāng)時(shí)市道的青睞，但不可否認(rèn)，當(dāng)時(shí)數(shù)字開關(guān)電源依然存在許多亟待處理的技術(shù)問題，比如操控周期長(zhǎng)、相位推遲時(shí)間長(zhǎng)、數(shù)字開關(guān)電源采樣及量化精度低一級(jí)。
3依據(jù)UCD3138的數(shù)字開關(guān)電源設(shè)計(jì)
UCD3138是一款高功率的數(shù)字開關(guān)電源芯片，此數(shù)字操控器在單一芯片處理方案內(nèi)提供了高集成度和完美的靈活性，仍是一款完全可編程的芯片。本設(shè)計(jì)運(yùn)用UCD3138芯片設(shè)計(jì)了硬開關(guān)全橋同步整流變換器，并進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，以此削減無(wú)源元件的數(shù)量，行進(jìn)運(yùn)算速度。
1原邊開關(guān)器材設(shè)計(jì)
考慮電壓電流、電路開關(guān)頻率等要素，預(yù)留必定的安全裕量，選取全橋拓?fù)涞?個(gè)開關(guān)管為耐壓120V的N溝道MOS管；副邊同步整流管運(yùn)用兩個(gè)的N溝道MOS管，類型與開關(guān)管相同，以下降導(dǎo)通損耗；又因輸出電流較大，為減小輸出電路的電壓電流尖峰現(xiàn)象，在整流管處增加RC吸收電路。
2驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)
因?yàn)轵?qū)動(dòng)電路和主電路相連，為防止主電路上的高壓灌入到驅(qū)動(dòng)電路上將驅(qū)動(dòng)電路損壞，使電源模塊無(wú)法正常作業(yè)，設(shè)計(jì)時(shí)，將驅(qū)動(dòng)電路與原邊電路進(jìn)行必定絕緣維護(hù)，終究滿意耐壓和驅(qū)動(dòng)安穩(wěn)的要求。此設(shè)計(jì)MOSFET驅(qū)動(dòng)電路選用驅(qū)動(dòng)芯片，驅(qū)動(dòng)芯片為UCC27211，是高速低側(cè)雙MOS驅(qū)動(dòng)器，每個(gè)芯片能夠驅(qū)動(dòng)兩片MOS管。
3數(shù)字操控環(huán)路設(shè)計(jì)
運(yùn)用UCD3138設(shè)計(jì)數(shù)字操控環(huán)路時(shí)，依據(jù)數(shù)字開關(guān)電源環(huán)路操控的特色，將具有高速運(yùn)算才干的環(huán)路外設(shè)配備經(jīng)過失擴(kuò)展器用于輸出數(shù)字脈寬調(diào)制（DPWM）信號(hào)來(lái)操控驅(qū)動(dòng)全橋拓?fù)涞碾娫茨K的開關(guān)器材。此外模仿差分信號(hào)EAP和EAN經(jīng)過前端模塊中一個(gè)專用過失模數(shù)轉(zhuǎn)化器（EADC）變換成數(shù)字信號(hào)，再經(jīng)過數(shù)字PID補(bǔ)償器調(diào)度后輸出調(diào)制信號(hào)送到數(shù)字PWM模塊，發(fā)生DPWN信號(hào)驅(qū)動(dòng)開關(guān)管。數(shù)字開關(guān)電源模塊的操控體系經(jīng)過UCD3138芯片的ADC采樣模塊對(duì)輸出電壓進(jìn)行采樣，將模仿量轉(zhuǎn)化成數(shù)字量后送入數(shù)字芯片的PID操控器，經(jīng)過算法調(diào)整PWM波的占空比后，驅(qū)動(dòng)全橋開關(guān)管，完畢改動(dòng)輸出電壓的意圖。
隨著現(xiàn)在社會(huì)作業(yè)的打開，市道上數(shù)字開關(guān)電源的占比逐漸增加，而且作業(yè)中數(shù)字開關(guān)電源的運(yùn)用進(jìn)程中比較注重功用方針，然后對(duì)數(shù)字開關(guān)電源設(shè)計(jì)提出了更高的要求。數(shù)字開關(guān)電源逐漸代替了傳統(tǒng)的電源，改進(jìn)了傳統(tǒng)電源的功用，設(shè)計(jì)中應(yīng)著重?cái)?shù)字開關(guān)電源的操控功用及安全功用，規(guī)范數(shù)字開關(guān)電源的設(shè)計(jì)進(jìn)程，增強(qiáng)數(shù)字開關(guān)電源的設(shè)計(jì)與運(yùn)用。
