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[分享] 简单电路让数字电源控制器与模拟控制兼容

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发表于 2019-12-10 11:25:46 | 显示全部楼层 |阅读模式
最近,超大规模集成(VLSI)技术的发展扩宽了数字控制应用范围,尤其是在电源电子元件方面的应用。 数字控制IC具有多种优势,比如裸片尺寸更小、无源元件数量更少、成本更低。 另外,数字控制可利用电源管理总线(PMBus™)来完成系统配置;高级控制算法能改善性能;可编程性则可实现应用优化。 随着 数字电源管理 的进一步普及并代替大量模拟控制器,它必须保持现有功能的向后兼容性,从而使数字电源模块和模拟电源模块均可在同一个系统中工作

模拟电源模块中一般使用输出电压调整,这样最终用户可以通过外部电阻更改电源模块的输出电压。 它具有增强的灵活性,允许将某些经过选择的标准模块用到几乎所有应用中,而无论电压要求如何。 图1显示AGF600-48S30 模拟电源模块中调整输出电压的典型配置。

输出电压可通过改变连接电源模块正输出端或接地端的电阻来进行调节通过连接外部电阻 RUP 并使 RDOWN浮空,可以向上调整输出电压(高于标称输出电压),或者通过连接外部电阻 RDOWN并使 RUP 短路(电阻值为零)向下调整(低于标称输出电压)。



图1. 调整AGF600-48S30 DC-DC转换器的输出电压


在模拟解决方案中, RUP 和 RDOWN可改变误差放大器的基准电压。 误差放大器利用电阻分压器感测输出电压,分压器通过负反馈连接误差放大器的反相输入端。 误差放大器的输出电压控制驱动信号的占空比,进而设置输出电压。 因此,输出电压随基准电压的变化而改变,而 RUP 或 RDOWN可以改变基准电压,进而向上或向下调整输出电压。

图2显示两种广泛用于模拟电源模块中的调压方式。 图2(a)中的模拟控制器引脚允许外部电阻 RDOWN 降低误差放大器同相输入端的电压,从而降低输出电压。 外部电阻 RUP与电阻分压器串联连接,可降低施加在误差放大器反相输入端的电压,从而增加输出电压。 图2(b)中的模拟控制器不提供针对内部基准电压的访问,但可以加入一个外部误差放大器和基准电压源,以便对输出电压进行调整。 外部放大器输出端与内部放大器输出端相连,有效地旁路了内部误差放大器。 然后,基准电压可采用之前的相同电路进行配置,从而以同样的方式对两个电源模块进行调整。


图2. 利用(a)带有可配置内部基准电压的模拟控制器, 或者(b)带有固定内部基准电压的模拟控制器调整模拟电源模块的输出电压

对于数字控制器来说所有的控制功能均由数字逻辑实现。 图3所示为集成PMBus接口的高级数字控制器 ADP1051 的功能框图。 该器件非常适合高密度DC-DC电源转换,具有6个可编程脉冲宽度调制(PWM)输出,可控制大部分高效电源拓扑。 另外,该器件还能控制同步整流(SR),并集成6个模数转换器(ADC),能够采样模拟输入电压、输入电流、输出电压、输出电流、温度以及其它参数。 转换为数据后,将这些信号发送至数字内核模块进行处理。 该器件采用灵活的状态机架构,以硬件实现全部功能,提供稳定可靠的解决方案,但无法通过编程实现设计以外的功能。 器件的全部功能——包括输出电压调整——均以数字方式处理。 为了调整输出电压,应通过PMBus接口发送一条命令,改变数字基准电压值。


图3. 数字控制器ADP1051功能框图

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