善用微處理器簡化電源供應器設計

時間:2019/1/11 4:32:34

電源供應器設計人員經常面對種種相互沖突的要求。一方面要縮小體積、降低成本,另一方面又要提供更多功能并提高輸出功率。受原理上的限制,模擬電源供應控制器本身的功能有限,而模擬電源控制器的設計更是越來越復雜。由于這個原因,有些設計人員轉向了純數字電源設計。然而,對于許多設計人員來說,如此快速地轉換到陌生的領域并不容易。比較可行的折衷方法是采用傳統模擬電源供應器,但增加數位微處理器做為前端。

這種設計的優點在于電源本身的控制仍然使用模擬技術來實現。因此電源供應器設計人員不需要從頭重新開始數字設計,就可以為現有設計增加新的功能。採用這種方法,設計中仍然使用熟悉的誤差放大器、電流檢測以及電壓檢測電路。當然,盡管有些設計單元(如補償網路)仍然采用分離元件,但其余部分則由微處理器來控制。控制與監測
微處理器能夠帶來的功能可分為四類:控制、監測、判斷性功能及通信。下面我們將詳細討論這幾類功能。

第一類控制功能與微處理器和電源之間的硬件介面有關。在模擬設計中,非常重要的是要為連接微處理器保留介面。有些電源控制器在內部產生控制信號(如參考電壓),這樣的控制器為微處理器提供的外部連接點很少。然而,像Microchip的 MCP1630電源控制器,在設計上就為微處理器提供了充足的連接點。就本文來說,我們假定電源控制器提供兩個控制點——關斷輸入以及設置參考電壓的能力,如圖1所示。盡管這樣兩個連接點看起來并不多,但已經能夠提供功能非常強大的控制和復雜能力。

目前,微處理器在許多電源設計中的作用主要是監測。許多微處理器都有搭載模擬數字轉換器(ADC)和模擬比較器。因此,微處理器在監測輸入電壓、輸入電流、輸出電壓、輸出電壓和溫度等信號方面是理想選擇。

微處理器能夠監測范圍如此廣泛的信號,就可以完成更多功能,如智能故障檢測。微處理器的多功能源于其可編程能力,可以方便地進行制訂來滿足設計要求。這樣,對于故障情況就可以分類進行處理。短暫的超載以及其他非關鍵故障可能只需要設置一個標志就可以了。而過熱的情形則可能需要關閉電源,直到故障排除。需要重新啟動電源的故障也可以進行更嚴格的控制。在某個時間段內如果有太多的故障,微處理器就可以永久關斷電源。

微處理器的處理能力還可以實現復雜的計算測量,如功率的即時計算。在模擬系統中確定功率值需要進行復雜的模擬計算。但對于微處理器來說,這只是小事一樁。輸入功率、輸出功率、效率以及功率損失等參數都可以計算。

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