數(shù)字電源的使用越來越多,因為它們能夠提供比傳統(tǒng)電源更高的性能水平。
許多公司使用數(shù)字電源和數(shù)字電源這兩個術(shù)語來描述他們的新電源產(chǎn)品。
數(shù)字電源和數(shù)字電源對不同的人可能意味著不同的事情。對某些人來說,術(shù)語數(shù)字電源可能泛指使用開關(guān)技術(shù)的電源,即開關(guān)模式電源。
但是,術(shù)語數(shù)字電源或數(shù)字電源實際上是指在反饋環(huán)路內(nèi)使用數(shù)字技術(shù)并控制電源的電源。換句話說,數(shù)字電源使用數(shù)字技術(shù)來控制和監(jiān)控輸出以及電源操作的其他方面。
什么是數(shù)字電源
很多人可能會問:什么是數(shù)字力量?這個問題的答案是首先提供數(shù)字電源的定義,然后深入研究該主題以填寫細(xì)節(jié)。
數(shù)字電源可以定義為使用數(shù)字管理和數(shù)字控制解決方案來提供配置、監(jiān)控、反饋和監(jiān)督或控制功能的電源應(yīng)用,這些功能擴(kuò)展到使用數(shù)字硬件和軟件算法的全環(huán)路控制。
電源的目的是將固定或可變輸入電壓轉(zhuǎn)換為固定輸出電壓。
為了提供穩(wěn)定的精確電壓輸出,電源使用負(fù)反饋來檢測根據(jù)設(shè)定基準(zhǔn)測量的所需輸出的誤差,并將該誤差電壓反饋回輸入以糾正誤差。
這種反饋的傳統(tǒng)方式是使用模擬技術(shù),但也可以使用數(shù)字技術(shù)進(jìn)行。這實現(xiàn)了更大的靈活性,并提供了提高性能的可能性。
通常,數(shù)字電源技術(shù)應(yīng)用于開關(guān)電源。它們通過具有一個接通或關(guān)斷的串聯(lián)傳輸晶體管來工作。它保持導(dǎo)通的時間越長,輸出電容器能夠充電的次數(shù)就越多,因此輸出電壓就越高。換言之,該開關(guān)是脈沖寬度調(diào)制的。
脈寬調(diào)制的占空比由電源內(nèi)的反饋環(huán)路控制。如果輸出電壓下降到很遠(yuǎn),或者負(fù)載增加,則增加脈沖寬度,以便在電壓下降的情況下從輸出電容器中吸取更多電荷。同樣,如果減小負(fù)載,脈沖寬度也會減小,以保持相同的輸出電壓。
在數(shù)字電源的情況下,用于控制脈寬調(diào)制的反饋環(huán)路是數(shù)字的。
為了實現(xiàn)這一點,使用模數(shù)轉(zhuǎn)換器將反饋信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字。
將得到的反饋信號編號以數(shù)字方式與所需電壓的設(shè)定參考編號進(jìn)行比較,并生成誤差項。
誤差項被輸入到環(huán)路濾波器的數(shù)字等效物中。這稱為比例-積分-微分或 PID 濾波器。這三個項對應(yīng)于并行起作用的濾波器的三個元素:
比例的:數(shù)字電源反饋的這一元件為誤差信號提供增益。如果增益設(shè)置為高電平,則電源的輸出電壓將迅速恢復(fù)到所需值。
完整的:數(shù)字電源反饋環(huán)路中的積分路徑是過去誤差電壓的時間積分,即使誤差信號為零,它也能保持恒定的輸出電壓。
導(dǎo)數(shù):數(shù)字電源反饋環(huán)路內(nèi)的該路徑設(shè)置誤差信號的變化率。當(dāng)電源輸出接近所需值時,變化率會降低,從而大大減少過沖。
在數(shù)字電源的反饋環(huán)路中使用所有三個元件,可以保持環(huán)路穩(wěn)定性,同時仍保持零失調(diào)誤差。
數(shù)字電源優(yōu)勢
使用數(shù)字電源的原因有很多;數(shù)字電源的優(yōu)勢意味著它可以提供很多東西。
在操作過程中可以更改參數(shù):數(shù)字電源提供了相當(dāng)大的靈活性。利用這一優(yōu)勢的一種方式是在電源運(yùn)行時改變電源的特性。例如,如果負(fù)載從滿載變?yōu)榉浅P。蛘邷囟劝l(fā)生變化等,則可以使用此功能來改變特性。
元件漂移補(bǔ)償:可以在數(shù)字電源中引入一種算法,以補(bǔ)償由于溫升、容差變化甚至老化而導(dǎo)致的元件值變化。
協(xié)同操作:許多電源都有許多不同的輸出。使用數(shù)字電源可以很容易地調(diào)整電源的響應(yīng),因此一個電源的變化會影響其他電源的輸出。一個簡單的例子可能是,在某些情況下,一個供應(yīng)應(yīng)該先于其他供應(yīng)。雖然像這樣的簡單示例可以使用模擬電源來實現(xiàn),但使用數(shù)字電源可以更容易地實現(xiàn)更復(fù)雜的功能。
更快的反饋循環(huán):使用帶有固有電容器等的模擬反饋環(huán)路往往會減慢整個電源對任何變化的響應(yīng)時間。使用數(shù)字電源可以縮短其對任何變化的響應(yīng)時間。
提高 EMI 性能:EMI是任何設(shè)計的一個重要方面,對于開關(guān)電源來說,這可能是一個主要問題,因為開關(guān)尖峰會導(dǎo)致輻射發(fā)射增加。數(shù)字電源技術(shù)可以通過改變串聯(lián)功率MOSFET的導(dǎo)通壓擺率來響應(yīng)負(fù)載的變化,從而實現(xiàn)這一目標(biāo)。
使用數(shù)字電源技術(shù)有很多優(yōu)點。因此,該技術(shù)越來越多地用于各種電源設(shè)計中。
實施數(shù)字電源
數(shù)字電源通常圍繞專為這些應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字電源IC構(gòu)建。
許多電源管理公司已經(jīng)開發(fā)了一種新型的數(shù)字電源芯片,這些芯片構(gòu)成了最終電源的基礎(chǔ)。大部分開發(fā)工作已經(jīng)完成,并且可以使用開發(fā)套件,使設(shè)計能夠更快地推向市場。
數(shù)字電源在市場上的出現(xiàn)越來越多。此外,許多人不分青紅皂白地使用該術(shù)語來描述可能只是開關(guān)模式電源的電源。有時需要仔細(xì)查看電源的規(guī)格,以確保它是真正的數(shù)字電源,并且它提供了比其他更傳統(tǒng)類型更高的性能。
審核編輯:黃飛
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