数字技术在开关电源控制中的应用和发展探析

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1、数字技术在开关电源控制中的应用和发展探析赵志月（天津职业技术师范人学，天津电子信怠髙级技术学校，）摘要：本文首先介绍了现代电源控制的数字化发展趋势，结合数字芯片的结构特点，通过分析目前常用的两种数字技术控制电源的手段，指出其优势及缺点，并且推广一种新的电源控制数字技术，分析其优势以及未来的发展趋势，为我国的电源控制提供一些理论参考。关键词：数字技术；开关电源控制；应用与发展随着电子技术和信息技术的飞速发展，传统的机械控制和电源控制都朝着数字化方句发展，在实际生活中得到广泛运用，然而高科技产品的更新速度不断加快也相应的提高丫对开关电源控制的要求，数字技术控制开关的电路和手段相

2、应的发生一定的变化。就目前而言，数字控制技术在开关控制上存在一定的缺点，比如控制电路设计复杂、元器件较多、电源控制不灵等，这一定程度上制约了高科技产品功能的发挥，因此，寻找一种可待续使用的数字开关电源控制系统对未来电器产品的发展冇着重要的意义。一、数字控制技术的发展现状数字技术近儿年发展迅速，在开关电源控制领域取得了突出成果，目前我国的开关电源屮的数字控制技术常用主耍冇两种：（一）单片机外接A-D转换芯片利用单片机外接A-Z）转换芯片对电器进行采样，再分析采样结果得出相应的数据并进行运算和调节，利用结果数据转换成后传输到^胃芯片内，同时通过单片机问接的实现开关电源控制，这种

3、方法在技术层面上比较成熟，是当前使用较为广泛的数字技术，成本也相对较低，对单片机的耍求不是很高，但是其缺点是控制电路比较复杂，电子元件较多，在进行控制时，由于数字命令要经过多个元件，所以反应吋间较长，影响电器的动态运行性能，狃然冇的单片机集成/＞胃输出，但是随着电源开关的高频化发展，而一般的申片机频率有限，PWM输出频率与单片机振动频率不符，使得开关控制有时不能精准到位。（二）高性能数字芯片高性能数字芯片在实际应用上也较为广泛，比如常见的DSP实现电源的直接控制手段，主耍工作原理是利用数字芯片来进行信号的采样与A-Z）转换和p胃输出工作，由于输出nw的功率不足，不能驱动开关

4、，这吋候就要増加一个驱动芯片来实现开关的驱动，这种方法能有效的简化控制电路的设计，减少电路芯片的数量，使控制命令传输速度加快，并且高性能芯片因为拥有高效的采样速度和运算速度，能快速的完成电路屮各种复杂的控制算法，及时实现电器的电源开关控制，但是其缺点也很明显，因为DSP芯片结构比较复杂，生产成本较高，并且控制技术比较复杂，操作起來很麻烦，在实际运用中考虑到生产效益，这类芯片运用的比较少，里然□前也有开关电源控制使用了DSP技术，但是仅仅局限于在高科技以及对电源控制性能要求比较高的领域。通过分析以上两种实际运用的数字控制技术可以发现，我M的开关电源在实现数字化方面还存在许多问

5、题，这些问题的存在严重制约了高科技产品的发展，寻找•-种新的开关电源控制技术迫在眉睫。二、一种新颖的电源控制技术在开关电源的数字控制中有一种问题无法避免，即A-D转换器速度与操作精度成反比。在实际运用中，耍保证7T•关电源具有较高的精确度，那么A-D转换器势必耍宥高精度的采样结果，但是这样一來，A-D的采样时间就耍大大延长，而采样作为反馈环路中的重要部分，采样时间的延长必定会影响电源启动的吋间。并且除了模拟控制的相位延迟之外，A-D转换吋间的延长在一定程度上会造成和位滞后，这样就使得冋路的响应时问延长。通过模拟芯片采取/?C补偿进行P/调节的方法一样，如果在电源控制回路中利

6、用P/调节的方法使控制回路中的相应能力加强，这种做法就必须占用数字芯片较大的空间，由于采样信号的离散，信号连续不断，每两次采样的吋间间隔不能精确的确定，使得电源控制精准度吋常发生变化。如果要实现精准的控制，就必须知道两次采样的具体吋间并且将其设定为一个定量，且每次采样的时问不能相隔的太L<:，采样频率要达到一定的高度。作为控制幵关中的数字芯片，在每次A-D转换结束后，相应的数据会输入到计算机中，通过计算机的精确计算在反馈到回路控制中，然而这种方法如果在采样频率达到一定高度吋，耗费的吋间和资源相对来说较长，并且对数字芯片的质量和要求也比较高，使得芯片的成木增加，口前设计专门使

7、用于数字控制中的高性能数字芯片较少，即便使用也常用于高科技领域，而且DSP芯片非电源控制专用的芯片，这就使得芯片的再利用没有很高的价值。数字芯片和电源技术的快速发展，催生出了一种新型的电源控制处理器，这种新型的处理器和数字芯片的中央处理器不同。控制处理器是由高速A-D转换器、数字P/D补偿器和数字输岀三个方面构成，中央处理器作为管理电路应用在电源控制上，具体原理如阁1所示：CIOJ~1rA-lMHz驪，教字PWMdPTD]1朴偿器FA-D转换效字挎鲥处瑪器t基淮外部存俺器阁1控制环路处理器原理阁由图可知这种新型的控