微控制器在開關(guān)電源中的應(yīng)用司
微控制器在開關(guān)電源中的應(yīng)用
微控制器作為一種減少元件數(shù)量、提高性能的手段,正在高密度開關(guān)電源設(shè)計(jì)中得到應(yīng)用。10 年前我在研究生院的時候,一個控制器小組向功率電子設(shè)備中心建議在電源中使用一種先進(jìn)的微控制器。這種微控制器用于實(shí)現(xiàn)新型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器,以解決功率電子設(shè)備中的所有非線性控制問題。該控制器小組回復(fù)說,這種微控制器的成本至少約為 100 美元。于是這場討論嘎然停止,因?yàn)檎麄�電源的售價比這塊芯片還要便宜。 微控制器要在電源中切實(shí)可用,其成本必須降低將近兩個數(shù)量級才成。如今,UPS系統(tǒng)、功率因子校正離線電源、隔離的 DC/DC 變換器、微處理器電源和負(fù)載點(diǎn)單列直插式封裝都開始使用微控制器。微控制器有一個更恰當(dāng)?shù)拿?就是單片系統(tǒng)(SOC),因?yàn)楝F(xiàn)代微控制器其實(shí)是模擬/數(shù)字器件與板上振蕩器、ADC和比較器的組合體（參見附文《什么是微控制器,為何要使用它？》）。 微控制器目前及將來在電源中的實(shí)際用途,從簡單的監(jiān)控功能到全數(shù)字閉環(huán)控制不一而足。監(jiān)控功能包括啟動控制計(jì)時、同步整流器控制、使能電路和故障邏輯。（如適用于過壓和過熱狀態(tài)的故障邏輯）。閉環(huán)控制需要性能更高的控制器,但是,通過模擬技術(shù)來實(shí)現(xiàn)快速內(nèi)部電流環(huán)路,你就無須使用昂貴的DSP。 微控制器對于許多電源都是非常有用的,但本文著重討論的是高密度開關(guān)電源。這類電源必須具備效率高、功能多、封裝小和價格具有競爭優(yōu)勢等特點(diǎn)。要使電源增加功能、降低成本、減少部件數(shù)量、節(jié)省電路板面積,就必須使用微控制器。由于這類電源的體積小又具有開關(guān)特性,所以控制器需要能在噪聲較大的環(huán)境中工作�！ �(shù)字技術(shù)的好處 改用數(shù)字技術(shù)有一個好處,就是價格 1 美元的微控制器通�？梢匀〈鄠�模擬電路。這種方法之所以可以降低材料成本和部件數(shù)量,乃是因?yàn)橐粋�微控制器就可以代替視窗檢測器、比較器和鎖存器。當(dāng)將這些元部件集成為一個裝置的時候,你就可以提高可靠性、效率和安全性。使用的元部件較少意味著產(chǎn)生缺陷的可能性較小,而且還可空出一些電路板空間。在高密度變換器中,有較多的電路板空間意味著有更多地方來安裝功率元件,以及額外的傳輸電流的銅線提高了效率。你利用微控制器節(jié)省下來的電路板空間,就能使你縮小電源設(shè)計(jì)本身的尺寸,并通過增強(qiáng)供電的功率級來改善產(chǎn)品的散熱性能。 使用微控制器還有另一個好處,就是通過改變在微控制器上運(yùn)行的微代碼,可以利用同樣的印刷電路板和元件制造出某種電源的多個版本。每種電源可滿足一些獨(dú)特的設(shè)計(jì)要求,而且標(biāo)準(zhǔn)電源產(chǎn)品有時也可以利用定制的微代碼來滿足這些要求。由于多數(shù)微控制器都具有代碼保護(hù)功能來防止對固件的“窺探”,你就可以用軟件滾動運(yùn)行你的設(shè)計(jì)的各部分,從而提高設(shè)計(jì)的安全性。而對配備微控制器的產(chǎn)品進(jìn)行倒序制造則要困難得多。 微控制器的靈活性不僅允許修改設(shè)計(jì),還簡化了初始的設(shè)計(jì)工作。你確定了微控制器需要訪問哪些信號之后,就可以完成和交付電路板布局,并把微控制器需要執(zhí)行的任務(wù)細(xì)節(jié)推后考慮。在等待樣機(jī)完工的同時,你可以編寫很多固件代碼,因?yàn)榇蠖鄶?shù)微控制器制造商都提供優(yōu)良的仿真工具。一旦你做出了樣機(jī),特殊的調(diào)試代碼便可以幫助
