利用數字信號控製器技術和MCU內部振蕩器讓電源更為智能
發布時間:2020-04-28 責任編輯:lina
【導讀】傳統上,開關電源(SMPS)是用一個基本的模擬控製環路來實現的,但數字信號控製器(DSC)jishudezuixinfazhanshidecaiyongquanshuzikongzhijizhideshejibiandefeichangshiyonghejingji,danshi,yujiquanshuzikongzhijishujiangzuichuyingyongzaigaoduanchanpinzhong,yinweizaigaoduanchanpinzhong,gaijishudehaochufeichangmingxianhezhijie。
傳統上,開關電源(SMPS)是用一個基本的模擬控製環路來實現的,但數字信號控製器(DSC)jishudezuixinfazhanshidecaiyongquanshuzikongzhijizhideshejibiandefeichangshiyonghejingji,danshi,yujiquanshuzikongzhijishujiangzuichuyingyongzaigaoduanchanpinzhong,yinweizaigaoduanchanpinzhong,gaijishudehaochufeichangmingxianhezhijie。
然而,許多模擬電源應用也能從即使最小、最便宜的微控製器(MCU)所提供的可配置能力和智能中獲得很多好處,實際上,在電源中最少可能有4個獨立的數字控製階段,它們是開/關控製,比例控製配置、控製數字反饋或全數字控製,其中開關控製階段具有一些令人矚目的優勢。
通過使傳統開關電源MOSFET驅動器輸出無效的開關輸入翻轉,脈寬調製(PWM)技術可被用來控製電源的工作時間,即緩慢地從0%到100%增加電源的工作時間(圖1),該方法允許靈活的“軟啟動”,以避免開關電源啟動時通常出現的浪湧電流。

即使最小的MCU也具有最少4個通用I/O端口以及比應用需求大得多的計算能力,因此可將該概念直接擴展至2個或更多輸出,這種機製支持同時控製多個開關穩壓器,從而使輸出序列非常精確,另外,如果MCU帶有片上比較器和電壓基準,那麼它們就能有效地實現欠壓鎖閉或執行跟蹤,以確保兩個輸出以相同的斜率上升。
另一個為電源增加智能的相對簡單的方法是利用MCU的內部振蕩器(4MHz)。該振蕩器可被用作開關穩壓器的PWM生成器的時鍾源,例如Microchip公司的高速PWM控製器MCP1630(圖2)。

在這裏例子中,MCU的時鍾輸出(通常除以4得到1MHz的參考時鍾)接至PWM生成器的振蕩輸入,如果MCU帶有片上PWM端口,它便能用作開關穩壓器PWM的輸入源,從而更好地控製占空比和頻率。
MCU的內部振蕩器通常是由溫度補償的RC電路,且一般在出廠時進行了初始默認校準,但設計工程師可利用MCU振蕩器的校準寄存器(OSCAL),通過軟件隨時調節振蕩器頻率,該功能有助於滿足FCC和其他管理機構強製規定的輻射要求。
利用簡單的偽隨機序列改變OSCAL設置,電源頻率能在約600MHz到1.2MHz的範圍內變化,若采用線性反饋移位寄存器,隻需幾行代碼就能很容易地實現隨機數生成器。這種廣為人知的技術隻需對8位MCU進jin行xing很hen少shao的de編bian程cheng工gong作zuo,通tong過guo這zhe種zhong方fang式shi對dui內nei部bu振zhen蕩dang器qi進jin行xing失shi諧xie處chu理li,電dian源yuan的de能neng量liang能neng在zai一yi個ge很hen寬kuan範fan圍wei內nei展zhan開kai,從cong而er將jiang單dan一yi頻pin率lv的de發fa射she能neng量liang降jiang低di20dB。
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