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EEPW首頁(yè) > 嵌入式系統 > 數字電源規模應用仍面臨挑戰

數字電源規模應用仍面臨挑戰

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作者:中國自動(dòng)化網(wǎng) 時(shí)間:2006-10-09 來(lái)源: 收藏
 不再“紙上談兵”,規模應用仍面臨挑戰

   當前,很多嵌入式控制設計人員正在將8位或16位MCU設計進(jìn)行升級。為了幫助他們實(shí)現向32位數字信號控制器(DSC)的過(guò)渡,最新推出四款新型TMS320F280x數字信號控制器(已經(jīng)實(shí)現量產(chǎn)),并首次將高性能F28xx系列芯片價(jià)格拉到3美元左右。與此同時(shí),也發(fā)布了最新的DSC產(chǎn)品。但是與從高端應用切入不同,的產(chǎn)品主要針對低端或簡(jiǎn)單級別,價(jià)格2.99美元起,對某些具體應用而言也頗具成本優(yōu)勢。 
    兩大半導體巨頭相繼推出的低成本DSC使的應用不再是“紙上談兵”,但是從目前的情況來(lái)看,由于絕大多數開(kāi)關(guān)電源都是采用傳統的模擬電路,數字作為一種新興技術(shù)還處于摸索階段,從設計人員切換到產(chǎn)品定義,再到廣泛應用,數字電源的規模應用仍需要一個(gè)過(guò)程。 
    兩大低成本DSC方案比較 
    最新的TMS320F280x產(chǎn)品不僅具備32位DSP性能,而且實(shí)現了與MCU相似的外設集成,方便易用,主要面向數字電源、馬達控制以及智能傳感器控制等應用。 
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    四款新品都采用F280x的設計,均可實(shí)現32位寬度的數據處理,每秒375萬(wàn)次采樣的12位模數轉換器(ADC)、正交編碼器(QEP)接口,最新專(zhuān)利的150微微秒(ps)分辨率的的脈寬調制(PWM)輸出通道,并具有CAN、I(SUP/)2(/SUP)C、UART、SPI等端口。通過(guò)對閃存和外設進(jìn)行一定裁剪后,TMS320F28015/F28016的最低每千片批量單價(jià)僅為3.25 美元。TI上海應用開(kāi)發(fā)中心工業(yè)和家電部經(jīng)理于振宇介紹:“TI把集成大容量閃存、大量通信接口的高性能信號處理控制器拉到3美元價(jià)位,創(chuàng )造了F28xx系列產(chǎn)品的新紀錄。價(jià)格達到了16位單片機水平,但性能不可同日而語(yǔ)?!?nbsp;
    作為電源轉換行業(yè)領(lǐng)先的單片機和模擬控制產(chǎn)品供應商,日前也推出適用于通用、多回路開(kāi)關(guān)電源(SMPS)和其它電源轉換應用的16位DSC系列dsPIC。dsPIC30F1010和dsPIC30F2020/2023(dsPIC30F202X)DSC具備分辨率為1ns的PWM,以及可實(shí)現低延遲時(shí)間和高分辨率控制、每秒200萬(wàn)次采樣的10位ADC。dsPIC有電壓模式、電流模式兩種控制方式,器件尺寸小,針對不同的應用有很好的性?xún)r(jià)比優(yōu)勢。 
   “當前,由于缺乏有效的解決方案,對整個(gè)電源轉換回路進(jìn)行數字控制的應用發(fā)展緩慢。dsPIC DSC SMPS解決方案在某些應用實(shí)例中的成本和性能優(yōu)勢非常明顯,如帶多路輸出、協(xié)調負載共享,熱插拔能力、輸出協(xié)調、集成功率因數校正或豐富故障處理的電源?!盡icrochip公司數字信號控制器部門(mén)戰略市場(chǎng)總監Steve Marsh進(jìn)一步強調:“Microchip是第一家能夠真正做到數字電源控制的廠(chǎng)商,dsPIC系列DSC能幫助設計人員實(shí)現對產(chǎn)品的全面數字控制?!?nbsp;
    DSP與MCU融合成為趨勢,TI與Microchip欲爭寵 
    一邊是DSP行業(yè)老大,一邊是單片機(MCU)領(lǐng)域的佼佼者,兩家半導體巨頭都對數字電源應用前景非常樂(lè )觀(guān),分別從傳統DSP和傳統MCU角度切入,以融合DSP與MCU的解決方案進(jìn)軍數字電源領(lǐng)域。傳統MCU做控制應用比較友好,但數字處理能力弱;傳統DSP具有強大的計算處理能力,但由于缺乏做控制應用必需的片上閃存、數據接口、ADC等外設,其控制應用不是很友好。因而,DSP與MCU融合成為行業(yè)發(fā)展趨勢。 
    結合了兩者的優(yōu)點(diǎn),DSP高性能與MCU易用性的完美融合是TI新型F280x產(chǎn)品的關(guān)鍵賣(mài)點(diǎn)。該系列產(chǎn)品有個(gè)特點(diǎn),一方面是具有DSP的CPU,所以有強大的計算能力和數學(xué)計算速度,同時(shí)具有作控制應用所必須的外設和片上應用模擬模塊。TI的于振宇相信DSP是必然趨勢,他指出:“傳統MCU工程師正在逐漸向DSP轉移,DSP設計方便,而且模型建立后,其編程也很方便,加之其系統性、可移植性、可維護性的優(yōu)勢,未來(lái)向DSP轉移是必然趨勢?!?nbsp;
     但背靠MCU發(fā)家的Microchip認為MCU更受工程師青睞,Marsh稱(chēng):“兼具DSP功能的MCU更貼近客戶(hù)使用習慣。從客戶(hù)需要來(lái)說(shuō),他們想要DSP提供給他們的功能,但并不想要DSP,或者只想要非常簡(jiǎn)單易用的DSP技術(shù)?!彼又?zhù)補充道:“原來(lái)的產(chǎn)品是兩個(gè)指令流,一個(gè)用于DSP,一個(gè)用于單片機,Microchip新推出的DSC是單指令流,在整個(gè)架構中,它使用C語(yǔ)言編譯器,編碼非常高效?!?nbsp;
     模擬向數字切換,設計人員重新面臨挑戰 
     隨著(zhù)電源系統的性能和功率的不斷提高,實(shí)現該性能所必需的元件數量和成本也會(huì )隨之增加,越來(lái)越多的控制需要通過(guò)具有成本效益的數字電路實(shí)現,未來(lái)在電源系統控制應用中將是模擬與數字共存。 
     Marsh表示:“在DC/DC應用中,通常是在100瓦特以上的系統中會(huì )應用數字控制技術(shù);而在A(yíng)C/DC應用中,250瓦特以上的系統會(huì )應用數字技術(shù),這樣的應用經(jīng)濟性會(huì )更高一些。對于更為復雜的應用,如果客戶(hù)想繼續在系統上增加性能,就會(huì )更多地采用全面的數字技術(shù),因為模擬的系統已經(jīng)不能實(shí)現那么高的經(jīng)濟性了?!?nbsp;
     目前,由于絕大多數開(kāi)關(guān)電源設計人員一直采用傳統模擬電路,數字作為一種新興技術(shù)還處于摸索過(guò)程中,需要建立起一套新的理論和方式方法。于振宇指出:“在電源系統數字化、智能化的趨勢下,對電源的狀態(tài)控制和了解要求也越來(lái)越高,模擬控制轉到數字控制面臨很多挑戰。首先是響應速度或帶寬,模擬控制對信號狀態(tài)的反應是瞬時(shí)的,而數字控制電路是一個(gè)采樣系統,涉及到延時(shí)問(wèn)題,這就需要CPU、ADC等有很高的計算速度。第二,可靠性成為新的問(wèn)題,設計人員已經(jīng)習慣模擬設計可靠性,變成數字設計時(shí)如何提高并保證可靠性,他們不知道怎么面對?!睘榇?,TI專(zhuān)門(mén)組建了由負責C2000產(chǎn)品和模擬電路設計的資深工程師組成的數字電源產(chǎn)品團隊,并為設計人員提供多種參考設計平臺,而不必從頭做起。 
    作為一項新技術(shù),數字電源應用的規模啟動(dòng)到底需要什么樣的芯片?盡管每家公司都宣稱(chēng)有“好”的產(chǎn)品,但從現實(shí)情況來(lái)看,規模應用還需要一個(gè)過(guò)程。據了解,目前幾家中國通信電源廠(chǎng)商已開(kāi)始采用TI產(chǎn)品投入量產(chǎn),另有一些還處于產(chǎn)品研發(fā)階段。但是盡管當前主要仍是一些大公司利用數字電路技術(shù)設計電源,但Marsh相信,隨著(zhù)更多的大公司逐漸把這項數字技術(shù)應用于電源設計中,小型公司看到其帶來(lái)的好處后也會(huì )逐步開(kāi)始采用。  


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