你会为开关电源选择何种控制?模拟,数字还是模数混合控制?

试想一下一家电源厂商能满足许多不同功率级需求的情况,即利用数字控制技术,可让一个处理器与单独自定义软件一起工作以满足每个功率级的需求 。你会选择这种技术吗?但是对大多数简单的设计和基本要求来说,会不会觉得数字控制可能有点大材小用?
开关电源数字化之趋势20世纪50年代,美国人GH.Roger发明了自激振荡推挽晶体管单变压器直流转换器,首创脉冲宽度调制(PWM)控制;20世纪60年代,开关电源技术基本成型;20世纪70年代,第一代民用标准化开关电源诞生 。随着MOSFEE,IGBT等商用功率半导体器件的出现使得开关电源迅速发展并得以广泛应用,并于80年代中期出现了符合全球通用规格的开关电源 。
随着上游元器件技术水平和电力电子关键技术的不断发展,开关电源技术取得了飞速发展 。
根据中国电源学会统计,2015年全球开关电源占整体电源市场超过40% 。因此,开关电源逐渐成为电力电子技术的重要组成部分,是电子工业的重要基础产品 。
可以说,三十年前电源行业转向开关电源是一个很大的变化,而电源数字化趋势将是一个更大的变化 。电源的控制已经由模拟控制,模数混合控制,进入到全数字控制阶段 。今天,许多电源不再使用模拟电路,而是使用数字芯片和软件算法来控制它们的输出 。电源控制器的设计不仅是硬件设计的问题,也是编程的问题 。——试想一下一家电源厂商能满足许多不同功率级需求的情况,即利用数字控制技术,可让一个处理器与单独自定义软件一起工作以满足每个功率级的需求 。
过去,数字控制在开关电源的DC/DC转换系统中用得较少,但是从消费电子中的充电器,LED照明到工业中的数据处理,通信到汽车电气再到航天电子等领域,DC/DC转换系统几乎无处不在 。目前在整个市场中数字电源技术所占的比例正在逐步增长,不过,随着越来越多的系统开发商采用这种技术,数字技术似乎正在成为电源系统设计的新趋势 。尤其是近几年不少电源厂商已陆续开发出全数字控制芯片及软件 。本文仅讨论应用于DC/DC转换系统中的数字控制器 。
开关电源的控制:模拟控制VS.数字控制近年来,随着半导体技术的发展,电子设备正朝着小型化、高速化、智能化方向发展 。而自从开关电源诞生以来一直占据主导作用的传统的模拟控制开关电源已不能满足所有应用需求,整机系统急需能够实现监控等智能功能的开关电源 。
相比模拟控制,我们可从以下三个具体事例来了解下数字控制究竟有哪些优势 。
事例之一:根据工作状态设置死区时间
在进入这个事例之前,我们先来了解下DC/DC转换系统的常用拓扑 。
基本的非隔离直流直流转换拓扑为Buck(降压)拓扑和Boost(升压)拓扑,如图1和2所示:

    推荐阅读