数字控制电源中要怎么样高效调节动态电压

2023-10-07      259 次浏览

稳压器一般用于生成恒定的输出电压。利用控制环路,可通过未经调节的输入电压生成稳定、精准的输出电压。动态电压调节(DVS)有什么用途?


动态电压调节意味着可以在运行期间调节电源的输出电压。进行此类调节有多种原由。


在轻载运行条件下,提高pFC级的转换效率


用于功率补偿的功率因数校正(pFC)级,可将电网电压的交流电压提升至直流中间电路电压。在240V交流系统中,这种中间电路电压一般为380V,如图1所示。ADp1047pFC控制器可以使用DVS,在不影响设定的380V电压的情况下独立降低输出电压负载,例如,降低至360V。在采用部分负载运行期间,此举可以提高电源的转换效率。


图1.带下游ADp1046直流-直流转换器的ADp1047pFC级。


微控制器在各种工作状态下高效运行


另一个DVS使用示例如图2所示。在此示例中,ADp2147降压型开关稳压器为数字信号解决器(DSp)供电。在许多使用中,都可以使用微控制器、DSp或FpGA来提高系统效率,办法是:在解决器处于待机模式时降低内核电压。在VDD_INT电压(内核电压)降低(例如,在DSp在低负载状态下运行时,从1.2V降低至1.0V)时,多种DSp,包括ADI供应的ADSp-bF527都可以更高效地运行。解决器的功耗在很大程度上与其时钟频率和工作电压的平方成比例。将ADSp-bF527的电源电压降低25%,动态功耗会降低超过40%。ADI的许多DSp都具有类似特性。


图2.具有DVS功能的ADp2147开关稳压器可实现ADSp-bF527的高效运行。


改善负载瞬态后的恢复速度


如之前的两个示例所示,使用DVS的常见原由是提高效率或降低损耗。但是,也存在其他一些有趣的使用。许多系统都要求采用经过精准调节的电源电压。有关图3所示的电压范围,可以使用1.2V内核电压。该电压可以为1.2V±10%。在这个示例中,在静态负载下和负载动态变化时都要保持电压不变。倘若将反馈控制设置在准许范围的中间,一半范围适用于静态误差源,也适用于负载瞬态之后的动态电压变化。有一个小技巧,即在低负载时略微提高输出电压,在高负载时略微降低输出电压。在高负载情况下,有时会采用更低负载,此时一般出现小幅度电压过冲。可以通过略微降低高负载的设定点电压,将这种电压过冲保持在准许范围内,如图3所示。左侧为高负载,右侧为低负载。


图3.基于负载电流动态调节电源电压。


相反的情况自然也适用。当负载较低时,它在某个时间点会上升。可能动态出现电压过冲。在低负载下,电压略微升高,因此仍保持在准许范围内。有关这种特性,通常称之为电压自动定位。


除了上述使用外,还有许多其他使用的动态变化电压也是有利的。例如控制直流电机、操作执行器,或驱动peltier元件进行温度调节。动态电压调节是指动态调节生成的电压,有关许多使用,这种调节非常有帮助,甚至是必要的。特别是在数字控制电源中,DVS很常见,也很容易实现。


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