16位單片機實(shí)現全數字回路控制,簡(jiǎn)化大功率開(kāi)關(guān)電源

開(kāi)關(guān)電源(SMPS)正隨著(zhù)系統變得日益復雜，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功能，傳統的模擬控制回路變得復雜和昂貴。針對大功率和復雜度高的開(kāi)關(guān)電源，美國微芯科技(Microchip)最近推出了最多可支持四路輸出的16位dsPIC數字信號控制器(DSC)系列，這是Microchip首個(gè)SMPS DSC產(chǎn)品，它可以節省50%的元件數量，適用于A(yíng)C/DC電源、功率因數校正(PFC)、隔離式DC/DC轉換器、UPS和逆變電源等。

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隨著(zhù)性能和功率的不斷提升，越來(lái)越多開(kāi)關(guān)電源的控制回路通過(guò)數字方式進(jìn)行，設計也“由硬變軟”

新型dsPIC30F1010和dsPIC30F202X DSC是微芯科技針對電源應用推出的第四級數字集成產(chǎn)品，也是第一次實(shí)現全數字回路控制。該公司數字信號控制器部門(mén)戰略市場(chǎng)總監Steve Marsh表示，盡管單片機在電源設計中廣泛應用，如該公司已經(jīng)推出的三級數字集成產(chǎn)品，但控制回路依然是以模擬形式來(lái)實(shí)現。他介紹說(shuō)，第一級開(kāi)/關(guān)控制，單片機可以提供一些包括軟啟動(dòng)、定序和監控的簡(jiǎn)單功能，由8位MCU實(shí)現；第二級比例控制，單片機可以管理現有電源芯片，并擴展現有功能，由8位或16位MCU/DSC實(shí)現；第三級拓撲結構的控制，SMPS的功能模塊作為單片機控制的外設，由8位或16位MCU/DSC實(shí)現。

Marsh表示：“新推出的是第四級全數字控制產(chǎn)品，第一次實(shí)現全數字控制回路。它最大的特點(diǎn)是只需要使用DSC，完全通過(guò)固件實(shí)現數字濾波，只需要外接功率驅動(dòng)模塊。這樣的數字控制，可以使客戶(hù)使用的元件數量減少50%。”

不過(guò)，他表示，第四級的數字回路控制并不會(huì )完全取代其它設計，模擬和數字控制將在一定的過(guò)渡期內并存，目前模擬控制和數字控制應用的分界線(xiàn)，對于DC/DC來(lái)說(shuō)是100W，AC/DC通常是250W，對于100W以下的電源來(lái)說(shuō)，除非電源非常復雜，否則不會(huì )用到新型dsPIC系列。Marsh指出：“隨著(zhù)電源系統的性能和功率不斷提高，以模擬方法實(shí)現的元件數量和功耗也逐漸提高，越來(lái)越多的控制要通過(guò)數字方式進(jìn)行。”

Marsh表示，新器件不需要外部的PWM、ADC和電源管理芯片，以及晶振、用于通信的獨立芯片和用于功率因素校正的獨立芯片，可以使元件數量減少50%。

Marsh解釋說(shuō)，新型DSC可以通過(guò)運行在DSC上的軟件和高性能的集成外設實(shí)現對電源轉換過(guò)程的全面控制。制造商不再受模擬控制設計技術(shù)的限制，也不必為適應元件變化而使用過(guò)大元件，也不再需要擔憂(yōu)元件漂移和溫度補償問(wèn)題。由于通過(guò)軟件而不是硬件實(shí)現產(chǎn)品的多樣化，因此極少的產(chǎn)品平臺就可以滿(mǎn)足更廣泛的應用需求。除此之外，制造商還可以通過(guò)新的數字拓撲結構以更加靈活的方式開(kāi)發(fā)高功率密度和改善成本效益的電源產(chǎn)品。

由于16位單片機在性能方面提升有限，不少客戶(hù)紛紛從8位轉向32位，因此業(yè)界并不太看好16位單片機的市場(chǎng)前景。不過(guò)，作為8位單片機的領(lǐng)導者，微芯并不這么看。Marsh指出：“實(shí)際上，很多客戶(hù)在使用了32位單片機后發(fā)現，32位單片機技術(shù)非常復雜，特別是當他們已經(jīng)適應了8位單片機后，這種感覺(jué)會(huì )更加突出。而且，32位的開(kāi)發(fā)時(shí)間比較長(cháng)，一些開(kāi)始采用了32位單片機的電源設計者也逐漸發(fā)現32位的性能可能還沒(méi)有DSC高，所以他們又回過(guò)頭來(lái)使用我們的DSC產(chǎn)品。另外，對于那些從8位過(guò)渡到16位的用戶(hù)來(lái)說(shuō)，他們會(huì )發(fā)現這個(gè)過(guò)渡更輕松一些，因為可以使用同樣的工具，而且他們對產(chǎn)品的指令和架構都非常熟悉，不需要花更多的精力。”