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數(shù)字開關(guān)電源的可控性強，詳細的設計好數(shù)字開關(guān)電源電路，做好預備作業(yè)有助于提高數(shù)字開關(guān)電源設計的精確性，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)詳細的設計事例談論運用，以此確保數(shù)字開關(guān)電源設計的可靠性。
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)電源有了長足的開展，可是現(xiàn)在市場上主流電源仍是選用的模仿技術(shù)。因為模仿開關(guān)電源開展時間比較久，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)設計方面現(xiàn)已趨于穩(wěn)定，且成本較低。
數(shù)字開關(guān)電源因為相較于模仿開關(guān)電源具有很大優(yōu)勢，故最近成為開關(guān)電源的一個重要打開方向，兩者電路結(jié)構(gòu)比較一個比較大的差異是，模仿開關(guān)電源的PWM信號，是在擴展器、斜坡補償?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，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。
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)，作用是對輸出電壓采樣；（2）數(shù)字補償器，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，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用了數(shù)字操控代替模仿操控，其間補償器具有可編程功用和維護功用，這樣就能夠在不調(diào)度相同操控器硬件的無源器材的基礎(chǔ)上，完畢與不同的功率級電路協(xié)作運用，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)模仿電路來說不切實際的操控方案，比如精確匹配移相占空比能夠運用專用的數(shù)字操控器完畢簡略安穩(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；能夠在不改動芯片中元器材的基礎(chǔ)上，經(jīng)過更新固件操控算法來滿意新的參數(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。但數(shù)字開關(guān)電源也存在自己的下風，一個是選用了選用了模仿加數(shù)字混合的技術(shù)，需求合理設計電路來行進數(shù)模模數(shù)轉(zhuǎn)化工程中的精度，一個是數(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)電源電路設計及其操控技術(shù)
2.1電路設計剖析
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)進程的可靠性?，F(xiàn)階段數(shù)字開關(guān)電源電路設計選用數(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計辦法，行進電路設計的精確性。
數(shù)字開關(guān)電源電路中的操控體系能夠?qū)崟r監(jiān)測電路內(nèi)的電流與電壓，比照數(shù)字開關(guān)電源中預先設計的技術(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)控數(shù)字開關(guān)電源的運用。在數(shù)字開關(guān)電源電路設計中還要專門設計可顯現(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)生機率。
2.2數(shù)字開關(guān)電源操控技術(shù)
（1）單片機操控
單片機對數(shù)字開關(guān)電源進行操控時，體系先進行輸出信號的采樣，將采樣信號進行A/D轉(zhuǎn)化，得到數(shù)字信號，然后對數(shù)字信號進行精確的運算和調(diào)度，而后將運算作用轉(zhuǎn)化為模仿信號來驅(qū)動PWM操控芯片，然后直接的完畢開關(guān)電源的數(shù)字化操控。單片機的數(shù)字開關(guān)電源操控只需求運用幾個簡略的單片機就可完畢閉環(huán)操控，一方面設計成本低、操控辦法明晰，且技術(shù)已適當老到；另一方面拓撲電路結(jié)構(gòu)凌亂、數(shù)字轉(zhuǎn)化的延時較長，然后引起體系動態(tài)功用和穩(wěn)壓精度較低。雖然經(jīng)過在單片機上進行PWM輸出的集成能夠改進數(shù)字推遲的時間，可是在單片機的時鐘頻率范圍內(nèi)無法發(fā)生于開關(guān)電源作業(yè)頻率相適應的PWM輸出操控信號。
（2）數(shù)字芯片操控
選用高功率的數(shù)字操控芯片（如DSP）來進行開關(guān)電源體系的采樣，然后進行A/D轉(zhuǎn)化輸出PWM操控信號，經(jīng)過驅(qū)動擴展DSP輸出的PWM信號，然后將其作用于開關(guān)管。為行進體系的動態(tài)響應速度，改進輸出電壓的調(diào)整精度，應選用高運算速度、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)字芯片因為技術(shù)難度大、操控邏輯凌亂、成本較高、性價比低，無法在開關(guān)電源范疇得到廣泛運用。數(shù)字開關(guān)電源的優(yōu)勢是模塊集成化程度高、數(shù)字智能芯片可操作性強、通訊功用易于完畢等，憑仗這些優(yōu)勢數(shù)字開關(guān)電源越來越受到當時市道的青睞，但不可否認，當時數(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、相位推遲時間長、數(shù)字開關(guān)電源采樣及量化精度低一級。
3依據(jù)UCD3138的數(shù)字開關(guān)電源設計
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。本設計運用UCD3138芯片設計了硬開關(guān)全橋同步整流變換器，并進行了優(yōu)化設計，以此削減無源元件的數(shù)量，行進運算速度。
1原邊開關(guān)器材設計
考慮電壓電流、電路開關(guān)頻率等要素，預留必定的安全裕量，選取全橋拓撲的4個開關(guān)管為耐壓120V的N溝道MOS管；副邊同步整流管運用兩個的N溝道MOS管，類型與開關(guān)管相同，以下降導通損耗；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)動電路設計
因為驅(qū)動電路和主電路相連，為防止主電路上的高壓灌入到驅(qū)動電路上將驅(qū)動電路損壞，使電源模塊無法正常作業(yè)，設計時，將驅(qū)動電路與原邊電路進行必定絕緣維護，終究滿意耐壓和驅(qū)動安穩(wěn)的要求。此設計MOSFET驅(qū)動電路選用驅(qū)動芯片，驅(qū)動芯片為UCC27211，是高速低側(cè)雙MOS驅(qū)動器，每個芯片能夠驅(qū)動兩片MOS管。
3數(shù)字操控環(huán)路設計
運用UCD3138設計數(shù)字操控環(huán)路時，依據(jù)數(shù)字開關(guān)電源環(huán)路操控的特色，將具有高速運算才干的環(huán)路外設配備經(jīng)過失擴展器用于輸出數(shù)字脈寬調(diào)制（DPWM）信號來操控驅(qū)動全橋拓撲的電源模塊的開關(guān)器材。此外模仿差分信號EAP和EAN經(jīng)過前端模塊中一個專用過失模數(shù)轉(zhuǎn)化器（EADC）變換成數(shù)字信號，再經(jīng)過數(shù)字PID補償器調(diào)度后輸出調(diào)制信號送到數(shù)字PWM模塊，發(fā)生DPWN信號驅(qū)動開關(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采樣模塊對輸出電壓進行采樣，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)動全橋開關(guān)管，完畢改動輸出電壓的意圖。
隨著現(xiàn)在社會作業(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)電源的運用進程中比較注重功用方針，然后對數(shù)字開關(guān)電源設計提出了更高的要求。數(shù)字開關(guān)電源逐漸代替了傳統(tǒng)的電源，改進了傳統(tǒng)電源的功用，設計中應著重數(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)電源的設計進程，增強數(shù)字開關(guān)電源的設計與運用。
