功率轉換及管理的數字控制

　　本文將會(huì )廣泛地討論有關(guān)數字技術(shù)應用于功率轉換及管理方面的技術(shù)性問(wèn)題，以迎合市場(chǎng)趨勢及不同市場(chǎng)領(lǐng)域的需求。我們還會(huì )談到這種技術(shù)相對于模擬控制的應用和挑戰。

　　功率轉換屬于功率系統 (反饋環(huán)路) 的運作，而功率管理則涵蓋操作模式、起動(dòng)/停機延遲的同步跟蹤和邊裕量以及針對并行操作和系統通信的鎖相 (交錯) 功能。

　　多年以來(lái)，“模擬”與“數字”的定義已變得有點(diǎn)模糊。為了避免混淆，本文中的“模擬”是指“連續可變的物理量”，而“數字”是指“離散變量”，全因為數字技術(shù)的特性，我們可以存儲數據、進(jìn)行運算和有效地通信。

　　直到現在，功率轉換中電壓和電流的實(shí)際處理，一直都屬于模擬而非數字的領(lǐng)域，不過(guò)控制上則可以是模擬或數字。由于有關(guān)控制并非完全數字化，所以需要在反饋環(huán)路中設置模數換轉器。那么數字技術(shù)能帶來(lái)什么好處?

　　技術(shù)

　　數字技術(shù)在我們的日常生活中俯拾皆是。但只有在大約4年前開(kāi)始，這種技術(shù)才被全面應用于功率轉換及管理的范疇。

　　特點(diǎn)

　　數字技術(shù)最突出的優(yōu)點(diǎn)在于存儲器方面的應用，當中包括3個(gè)基本級別的訪(fǎng)問(wèn)：特別為包含了控制器內部校準數據及查表的寄存器而設的廠(chǎng)級訪(fǎng)問(wèn) (不讓用戶(hù)自行訪(fǎng)問(wèn));用來(lái)選擇管理拓樸和控制模式 (電壓、電流和混合式) 并提供不同故障保護功能設定的控制器配置 (用戶(hù)可以通過(guò)密碼來(lái)訪(fǎng)問(wèn));以及監察和控制 (通過(guò)PMBus協(xié)議來(lái)自由訪(fǎng)問(wèn))。完善的數據存儲能力容許設計師把有關(guān)設計優(yōu)化，甚至在不同項目上反覆使用。

　　數字技術(shù)在存儲方面的強項衍生另一種優(yōu)點(diǎn) – 通信功能。通過(guò)I2C來(lái)實(shí)現的通信功能為控制器賦予校準和編程的能力，也可實(shí)時(shí)發(fā)揮不同功能，包括控制、監察、狀態(tài)監控、遠程識別和診斷。其他特點(diǎn)包括在傳輸過(guò)程中作不同的強度調整，包括分辨率 (數字多少)、校準 (模數轉換、外置感應器)、輸出電壓/電流設定及保護限制 (電壓、電流、溫度)。

　　時(shí)間調整功能涵蓋頻率轉換、延遲和相位調整?？刂?管理功能包括操作模式轉換 (起動(dòng)/關(guān)機、脈沖串、脈沖跳行、脈沖頻率調制、脈沖寬度調制、相位數)、自檢驗和輸出電壓轉換 (邊限)。時(shí)間調整和控制的靈活性皆有助于減少電磁干擾，這種特性在模擬應用環(huán)境中完全是可夢(mèng)而不可即。

　　數字術(shù)技優(yōu)點(diǎn)的多寡，或許會(huì )因為需要根據不同市場(chǎng)領(lǐng)域作出微調而有所不同，但在實(shí)施過(guò)程中都需要若干邏輯元素。

　　邏輯的類(lèi)型

　　我們替某種應用選擇合適的邏輯時(shí)，靈活性、速度/帶寬及成本限制都成為了決定性因素。當中包括數字硬連接邏輯 (狀態(tài)機器) PID控制及數字脈沖寬度調制 (PWM);數字硬連接邏輯PID控制及數字PWM + 非易失性存儲器;混合式 = 模擬PWM + 數字接口 (一般稱(chēng)為“數字封裝”);單片機(mC);數字信號處理 (DSP) 和數字控制處理 (DCP)，并且包含最佳DSP和mC的合并。