全数字回路控制简化大功率开关电源

2010-6-1 17:03:14 3329

0 全数字回路控制简化大功率开关电源　　开关电源(SMPS)正随着系统变得日益复杂，如带多路输出、协调负载共享，热插拔能力、输出协调、集成功率因数校正或丰富故障处理功能，传统的模拟控制回路变得复杂和昂贵。针对大功率开关电源和复杂度高的开关电源，美国微芯科技(Microchip)最近推出了最多可支持四路输出的16位dsPIC数字信号控制器(DSC)系列，这是Microchip首个SMPS DSC产品，它可以节省50%的元件数量，适用于AC/DC电源、功率因数校正(PFC)、隔离式DC/DC转换器、UPS和逆变电源等。　　随着性能和功率的不断提升，越来越多开关电源的控制回路通过数字方式进行，设计也“由硬变软” 　　新型dsPIC30F1010和dsPIC30F202X DSC是微芯科技针对大功率开关电源应用推出的第四级数字集成产品，也是第一次实现全数字回路控制。该公司数字信号控制器部门战略市场总监Steve Marsh表示，尽管单片机在电源设计中广泛应用，如该公司已经推出的三级数字集成产品，但控制回路依然是以模拟形式来实现。他介绍说，第一级开/关控制，单片机可以提供一些包括软启动、定序和监控的简单功能，由8位MCU实现；第二级比例控制，单片机可以管理现有电源芯片，并扩展现有功能，由8位或16位MCU/DSC实现；第三级拓扑结构的控制，SMPS的功能模块作为单片机控制的外设，由8位或16位MCU/DSC实现。　　Marsh表示：“新推出的是第四级全数字控制产品，第一次实现全数字控制回路。它最大的特点是只需要使用DSC，完全通过固件实现数字滤波，只需要外接功率驱动模块。这样的数字控制，可以使客户使用的元件数量减少50%。” 　　不过，他表示，第四级的数字回路控制并不会完全取代其它设计，模拟和数字控制将在一定的过渡期内并存，目前模拟控制和数字控制应用的分界线，对于DC/DC来说是100W，AC/DC通常是250W，对于100W以下的电源来说，除非电源非常复杂，否则不会用到新型dsPIC系列。Marsh指出：“随着电源系统的性能和功率不断提高，以模拟方法实现的元件数量和功耗也逐渐提高，越来越多的控制要通过数字方式进行。” 　　Marsh表示，新器件不需要外部的PWM、ADC和电源管理芯片，以及晶振、用于通信的独立芯片和用于功率因素校正的独立芯片，可以使元件数量减少50%。　　Marsh解释说，新型DSC可以通过运行在DSC上的软件和高性能的集成外设实现对大功率开关电源转换过程的全面控制。制造商不再受模拟控制设计技术的限制，也不必为适应元件变化而使用过大元件，也不再需要担忧元件漂移和温度补偿问题。由于通过软件而不是硬件实现产品的多样化，因此极少的产品平台就可以满足更广泛的应用需求。除此之外，制造商还可以通过新的数字拓扑结构以更加灵活的方式开发高功率密度和改善成本效益的电源产品。相关链接:大功率开关电源　　由于16位单片机在性能方面提升有限，不少客户纷纷从8位转向32位，因此业界并不太看好16位单片机的市场前景。不过，作为8位单片机的领导者，微芯并不这么看。Marsh指出：“实际上，很多客户在使用了32位单片机后发现，32位单片机技术非常复杂，特别是当他们已经适应了8位单片机后，这种感觉会更加突出。而且，32位的开发时间比较长，一些开始采用了32位单片机的电源设计者也逐渐发现32位的性能可能还没有DSC高，所以他们又回过头来使用我们的DSC产品。另外，对于那些从8位过渡到16位的用户来说，他们会发现这个过渡更轻松一些，因为可以使用同样的工具，而且他们对产品的指令和架构都非常熟悉，不需要花更多的精力。” 大功率开关电源输入软启动问题缓冲要短路那个软启动电阻的继电器或接触器，其实是不用考虑其耐压的。在正常工作状态下，当电源上电的瞬间，前级的整流桥过来的直流电压几乎全部是加在了该电阻的两端，此时电阻后面的电解电容的电压几乎是零，该处的电压上升是严格按对数规律上去的，假如在电容后级有合理的控制措施，保证在该充电时间内不会有其它的负载，那么软起动电阻上的电压曲线就正好与电容上的电压曲线是在纵坐标上对称的。意思就是说要等到电阻上的电压降到很低的时候（也就是电容上的电压很高且几乎不再上升的时候）才能认为是软启动过程结束，这时候才能让与该电阻并联的继电器或接触器闭合。而此时工作的继电器实际的工作电压仅仅是几伏到十几伏。这样一来，你要考虑的仅仅是当电源给电的瞬间，还没有闭合的继电器的触点要承受的系统直流电压，在220伏单相系统里用耐压交流250伏的就足够，我曾经用过30伏直流耐压的，长时期以来没发现过异常。在380伏三相的系统里，选比额定电流小大概小三分之一的接触器就可以，（因为接触器有一般有三副触点，可以并联）。如果在上电时电源的后级有短路或意外的负载问题，电容的端电压就无法充到整流桥所输出的直流电压值上，这时的电压要全部长时间的加在软启动的电阻上，如故不采取适当的措施，仅仅是简单的延迟电路来控制该电阻上的接触器闭合，势必要发生事故，该接触器闭合时有可能触点粘连不说，轻则前级烧熔断器，重则会导致后级桥臂的更严重的炸机故障。合理的办法是用正常的充电时间设定控制该接触器的延迟电路，在该电路里再串入检测电容两端电压是否到正常值的电路。这样就很安全了。在大功率电源几千瓦到几百千瓦的时候这一点很重要。 0
2010-6-1 17:03:14　　评论淘帖0 举报相关推荐 • 大功率开关电源的应用 2 • 大功率开关电源的设计步骤 3829 • 大功率开关电源EMI设计 4318 • 大功率开关电源设计 1868 • 大功率开关电源散热设计原理 2437 • 基于DSP的大功率开关电源的设计 2657 • 基于DSP的大功率开关电源的设计方案 7 • 基于SG3525的大功率开关电源 4 • 大功率并联软开关电源的研究 0 • 大功率半灌胶开关电源的应用指南 523