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善用微处理器简化电源供应器设计

时间:2019/1/11 4:32:34

电源供应器设计人员经常面对种种相互冲突的要求。一方面要缩小体积、降低成本,另一方面又要提供更多功能并提高输出功率。受原理上的限制,模拟电源供应控制器本身的功能有限,而模拟电源控制器的设计更是越来越复杂。由于这个原因,有些设计人员转向了纯数字电源设计。然而,对于许多设计人员来说,如此快速地转换到陌生的领域并不容易。比较可行的折衷方法是采用传统模拟电源供应器,但增加数位微处理器做为前端。

这种设计的优点在于电源本身的控制仍然使用模拟技术来实现。因此电源供应器设计人员不需要从头重新开始数字设计,就可以为现有设计增加新的功能。採用这种方法,设计中仍然使用熟悉的误差放大器、电流检测以及电压检测电路。当然,尽管有些设计单元(如补偿网路)仍然采用分离元件,但其余部分则由微处理器来控制。控制与监测
微处理器能够带来的功能可分为四类:控制、监测、判断性功能及通信。下面我们将详细讨论这几类功能。

第一类控制功能与微处理器和电源之间的硬件介面有关。在模拟设计中,非常重要的是要为连接微处理器保留介面。有些电源控制器在内部产生控制信号(如参考电压),这样的控制器为微处理器提供的外部连接点很少。然而,像Microchip的 MCP1630电源控制器,在设计上就为微处理器提供了充足的连接点。就本文来说,我们假定电源控制器提供两个控制点——关断输入以及设置参考电压的能力,如图1所示。尽管这样两个连接点看起来并不多,但已经能够提供功能非常强大的控制和复杂能力。

目前,微处理器在许多电源设计中的作用主要是监测。许多微处理器都有搭载模拟数字转换器(ADC)和模拟比较器。因此,微处理器在监测输入电压、输入电流、输出电压、输出电压和温度等信号方面是理想选择。

微处理器能够监测范围如此广泛的信号,就可以完成更多功能,如智能故障检测。微处理器的多功能源于其可编程能力,可以方便地进行制订来满足设计要求。这样,对于故障情况就可以分类进行处理。短暂的超载以及其他非关键故障可能只需要设置一个标志就可以了。而过热的情形则可能需要关闭电源,直到故障排除。需要重新启动电源的故障也可以进行更严格的控制。在某个时间段内如果有太多的故障,微处理器就可以永久关断电源。

微处理器的处理能力还可以实现复杂的计算测量,如功率的即时计算。在模拟系统中确定功率值需要进行复杂的模拟计算。但对于微处理器来说,这只是小事一桩。输入功率、输出功率、效率以及功率损失等参数都可以计算。

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