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数字电源规划与完成问题解析

数字电源设计与实现问题解析- 所谓数字化电源的本质在于电源对输出电流/电压的PWM调节是由数字芯片按照一定的数字控制方式和算法产生,这是数字电源的最本质特征。

  一、什么是数字电源,跟模仿电源最实质的差异?

  所谓数字化电源的实质在于电源对输出电流/电压的PWM调度是由数字芯片依照必定的数字操控办法和算法发生,这是数字电源的最实质特征。那些扩大了 8位、16位单片机来供给数字输入输出操作界面、长途通讯接口可是电源的PWM调度仍是依靠模仿电源调制芯片的电源,只能说它们长了个数字电源的脸,可是没有数字电源的“芯”。

  二、数字电源完结的技能瓶颈问题有哪些?

  现在数字电源仍然存在高速/高精度的ADC技能问题(数字电源反应输入);高速/高精度的电源PID调度或许其他算法的PWM调度;高速/高精度的PWM输出问题(数字电源DAC输出)。

  许多的32位DSP/ARM片内的高速10位、12位ADC,作为高速ADC收集可用于高频开关电源,可是其信号输入规模一般是0~3.0 /3.3V,工业现场一般的模仿输入规模正负10V却没有任何一款DSP或许ARM片内ADC能处理,只能在外端参加信号调度电路.ADI等少量几家闻名的模仿器材厂商的产品目录中虽然有完全符合高速、高精度(16bit~18bit)、输入信号规模正负5V到正负10V的ADC产品,可是在中国大陆却很少见到成功的产品使用纪录,这其间的问题恐怕只要正在调试这些器材的工程师们心里边清楚。

  高精度的电源PID调度或许其他算法的PWM调度在现在盛行的32位DSP或许ARM处理器看来并不是个问题,可是假如要加上高速两个字,许多软件工程师恐怕就要皱眉头了。以TI运动操控范畴的当家花旦TMS320F2812($16.0312)为例,假如电源设备的开关频率到达300KHz,在150MHz的体系频率下,留给软件工程师的使命是在500个DSP指令周期内完结ADC输入数据处理、电源PID函数调度等实时性要求最为严苛的使命。假如要想避开电力电子器材在周期注册/关断时形成的谐波,ADC在器材注册的中心时间采样,那么计数器选用UP-DOWN办法计数在计数周期值处同步触发ADC采样,这个时分软件工程师的可利用DSP指令周期就只剩余不幸的250个了,电源PWM调度使命适当艰巨!

  假如说ADC问题能够外扩高速、高精度器材处理,电源PWM调度能够选用更高速度的DSP/ARM/FPGA来完结,那么最终一个高速/高精度的 PWM输出问题,也便是高速数字PWM的分辨率问题,就只能靠供给DSP/ARM/FPGA的世界大厂商处理了。其实数字PWM的分辨率在开关电源的中低频规模内不成问题(这也是TI的C28X DSP能在电机驱动、变频器等范畴大行其道的一个重要原因);可是到了高频开关电源,或许高精度电源范畴,这个问题立刻就变得很突出了。为什么高频、高精度数字开关电源国内仍然是一片空白,大家用数字PWM分辨率的计算公式算一算会很清楚。

  三、数字化到底有什么优点?为什么要搞数字化?有什么当地是模仿办法做不到的吗?

  许多人说,我对电源的要求很低,不需要它有那么高的目标和特性——这种要求不高的使用现在仍是数字电源的禁区。

  那么数字电源总不能为数字化而数字化,它存在的需求商场便是模仿电源难以完结的一些区域,比方说选用SVPWM算法的大功率高压变频器。空间矢量算法自从提出到现在已经有十几年了,它相对于SPWM算法(能够用模仿计划完结,国内许多公司也有用DSP完结)的优势国内的文献和技能陈述也许多,这便是数字技能存在的当地。而国内在这方面老练的产品根本没有,商场一向被西门子、ABB这样的国外大公司独占着。

  要提到数字电源相对模仿电源的优势在哪?我觉得在于数字器材自身的灵活性。数字器材操控的电源内部参数能够在线调整,这就意味着电源的动态特性是可变的,能适应负载在适当大的规模内改变一起还能确保必定的功能。数字电源的通讯优势使电源设备具有多样化的长途操控办法,这会给设备的运转、督查带来许多优点。

  还有一点说起来如同挺远,但我以为应该是数字电源对模仿电源最丧命的要挟:数字技能的开展太快,快的有点让人喘不过气。几年前单片机是单片机,DSP是DSP,界限如同挺清楚,现在32位的ARM也好,DSP也好,都是改进型的哈佛结构,构架的不同越来越含糊,功能越来越强,价格却越来越低。几年后,当低于1$却集成了高速、高精度ADC、DAC、PWM输出的高功能数字器材放在你面前,你还会守在模仿计划里么?

  四、价格问题!

  本钱操控,电源设备的性价比永远是设计者有必要恪守的准则。数字电源现早在十几年前就呈现了,仅仅由于居高临下的价格让它一向限制在一些特别的高端使用里。感谢这些年来电子技能的快速前进,让数字操控芯片功能不断腾跃,但价格不断的跌落,数字电源开端渐渐浸透占据传统模仿电源的使用范畴,并且开展越来越快。数字器材的降价办法算是有两种,一种是传统的办法,便是一个类型的器材价格渐渐下降,另一个是出产公司推出新式廉价的代替产品。这第二种降价办法是数字器材特有,动作特别大,新产品价格出来跟同一内核的老产品价格比起来甚至能缩水到几分之一。主张作为一个设计者,对数字器材要坚持适当程度的技能重视。什么时分开端估一个器材的功能,什么时分考虑把某个计划作为技能储备,什么时分把计划作为正式的产品出产计划都要考虑到。依靠于高技能产品公司的研发部门负责人,是有必要要有这样的技能眼光的。

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