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淺析利用數字控制技術優(yōu)化電源系統(tǒng)設計

作者: 時間:2012-04-23 來源:網絡 收藏
對于混合信號內核而言,增加片上“數字電源管理”功能極具吸引力,這種功能包含了監(jiān)視和控制電路,可與外部邏輯通信以促進電源管理機制。集成這種功能而額外增加的硅成本是可忽略的,但卻能極大地降低PCB占用面積要求,同時優(yōu)化電源轉換器內核與其測量和控制子系統(tǒng)之間的耦合。

本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/230672.htm
板級I/O系統(tǒng)選擇的是基于SMBus硬件的PMBus電源行業(yè)標準,它的集成也很容易和便宜?,F在有多家硅供應商提供的芯片包含了構建數字電源轉換器必需的所有元件,并且外部元件數量極少。更少的元件有助于縮小數字轉換器體積、提高可靠性和降低成本——而且控制轉換器操作的數字值不會隨著時間或溫度發(fā)生漂移。

數字轉換器的基本要求

對任何數字電源轉換器的基本要求是必須至少要有最優(yōu)秀的實用模擬解決方案的效率,并且不犧牲任何電氣性能——包括穩(wěn)壓精度、瞬態(tài)響應或輸出噪聲電平。事實上所有電源轉換器在輕負載時都具有最低的效率,而且大多數模擬DC/DC轉換器在達到輸出最大功率的15-20%時才開始趨于高效工作。

一般來說,這種轉換器大約在最大負載的50-70%時取得最大效率,這正是它們的設計人員希望用戶使用的負載范圍。直到最近,這種特征工作范圍一直非常適合負載相對穩(wěn)定的大多數系統(tǒng),但今天越來越多的系統(tǒng)被設計為只要有可能就關閉盡可能多的功能以節(jié)省能耗。

這種情況下要求更多的電源能夠在非常輕負載時就能高效工作,這時在可能根本不是很穩(wěn)定的轉換器輸入電壓方面可能出現回跳或次生效應。如圖2中的一對典型的四分之一磚塊中間總線DC/DC轉換器所示,設計良好的數字轉換器可以從滿負載的約10%開始就能提供比模擬轉換器相同或更高的效率,然后直到100%負載都能保持性能優(yōu)勢,同時對不斷變化的輸入電壓提供出色的容差性能。



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