数字技术在开关电源控制中的应用和发展探析

随着电子技术和信息技术的发展，对开关电源控制的要求也相应提高，目前，数字控制技术在开关控制上存在   的缺点，比如控制电路设计复杂、元器件较多、电源控制不   等，这在   程度上制约了产品功能的发挥，因此，新型电源外壳数字开关电源控制系统对未来电器产品的发展有着重要意义。
　　一、常用数字控制技术
　　常用的开关电源数字控制技术主要有两种。
　　1、单片机外接A-D转换芯片
　　利用单片机外接A-D转换芯片对电器进行采样，再分析采样结果得出相应的数据并进行运算和调节，利用结果数据转换成D-A后传输到PWM芯片内，同时通过单片机间接的实现开关电源控制。这种方法是当前使用较为广泛的数字技术，成本也相对较低，对单片机的要求不是很高；其缺点是控制电路比较复杂，电子元件较多，工作时由于数字命令要经过多个元件，反应时间较长，影响电器的动态运行性能。虽然有的单片机集成PWM输出，但由于电源开关向高频化发展，而一般的单片机频率有限，PWM输出频率与单片机振动频率不符，使得开关控制有时不能准确到位。
　　2、数字DSP芯片
　　数字芯片的实际应用也较为广泛，比如常见的DSP可实现电源的直接控制，其主要工作原理是利用数字芯片进行信号采样与A-D转换和PWM输出工作，由于输出PWM的功率不足，不能驱动开关，就需要增加一个驱动芯片来实现开关的驱动。这种方法能简化控制电路的设计，减少电路芯片数量，使控制命令传输速度加快。并且芯片因为拥有   的采样速度和运算速度，能完成电路中各种复杂的控制算法，及时实现电器的电源开关控制。DSP芯片结构比较复杂，生产成本较高，DSP控制技术也比较复杂，操作起来很麻烦，在实际使用中考虑到生产效益，这类芯片使用的比较少，虽然目前也有开关电源控制使用了DSP技术，但仅仅局限于在以及对电源控制性能要求比较高的。
　　通过分析以上两种实际运用的数字控制技术可以发现，我国的开关电源外壳电源在实现数字化方面还存在许多问题，这些问题的存在严重制约了产品的发展，寻找一种新的开关电源控制技术迫在眉睫。
　　二、一种新颖的电源控制技术
　　在开关电源的数字控制中，A-D转换器的速度与操作精度成反比。在实际运用中，要开关电源具有较高   度，则A-D转换器势   有的采样结果，那么A-D的采样时间就要延长，会影响电源启动的时间。并且除了模拟控制的相位延迟之外，A-D转换时间的延长在   程度上会造成相位滞后，这就使得回路的响应时间延长。如果在电源控制回路中利用PI调节的方法使控制回路的相应能力加强，就   占用数字芯片较大的空间，由于采样信号的离散，信号连续不断，每两次采样的时间间隔不能   确定，就会使得电源控制准确度时常发生变化。要实现准确控制，就   知道两次采样的具体时间并且将其设定为一个定量，且每次采样的时间不能相隔太长，采样频率要达到   的高度。作为控制开关中的数字芯片，在每次A-D转换结束后，相应的数据会输入到计算机中，通过计算机的   计算再反馈到回路控制中。如果采样频率达到   高度，这种方法耗费的时间和资源相对较多，并且对数字芯片的质量和要求也比较高，使得芯片的
　　成本增加。目前专门设计用于数字控制中的数字芯片较少，即便使用也常用于，而且DSP芯片也非电源控制芯片，这就使得芯片的再利用没有很高的价值。
　　数字芯片和模块电源外壳电源技术的发展，催生出了一种新型的电源控制处理器，这种新型的处理器和数字芯片的   处理器不同。控制处理器是由高速A-D转换器、数字PID补偿器和数字PWM输出三部分构成，   处理器作为管理电路应用在电源控制上。
　　采用的A-D转换器将低了转换时间，并且可以实现兆赫级的转换速度。高速的采样频率能使DPWM信号的   新加快，使控制器不断   新PWM信号来稳压，避免了传统ADC采样以有限的频率进行采样、以降低开关频率为代价来提高稳压精度的问题。DPWM时钟对控制电路进行加频后可以使频率达到200MHz，这种高分辨率使DPWM控制信号强度达到5ns，开关频率能达到1MHz。新型数字控制器提高了控制的灵活性，并且芯片是专门为电源设计开关，降低了成本，调试起来   方便，实用性   强。
　　目前这种新型控制处理芯片还比较少，Si8250是其中一款，它采用的是双处理器方法，电源开关的通信和管理都由的系统管理器完成，使用一个6位采样频率为10MHz的A-D转换器，能在非常短的时间里完成一次PWM输出信号的   新，   的达到电源稳压的效果。
　　和传统的模拟控制对比，数字控制有着明显的优点，但是尽管目前大多数数字芯片能满足电源开关的需求，而能达到要求的芯片往往在成本上花费较高，不利于大量使用，因此目前我国数字技术在电源开关中的应用不是很成熟。如果本文所述新型电源控制芯片能尽快实现批量生产，则数字控制在电源开关控制的运用将会   为广泛。