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数字开关电源原理与实践

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尖叫的变压器
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LV6
高级工程师
  • 2020-3-23 09:37:33
【引言】数字开关电源是由DSP或MCU采集系统输出电压电流,经过PID运算后输出PWM,经驱动器驱动MOS管的一种新兴技术。                           
              与传统UC384X/SG3525/TL494有着本质上的区别,那么本帖子将和大家讨论以下问题?如有误导请及时拍砖纠正,准备盖房!
【知识点】
              a)数字电源和模拟电源的区别
              b)电压单环,电流单环,电压电流双闭环原理
              c)PID算法与参数整定
              d)Type3算法与参数整定
              e)MCU或DSP如何改变PWM脉宽
              f)数字式斜率补偿如何实现?
              g)常用数字低通滤波器如何实现
              h)常用电压电流采样电路讲解
              i)代码该从何处下手?
              j)如何提高数字电源动态响应?
              k)隔离型数字电源该如何采集次级电压电流?TL431+光耦方法是否行的通?
              L)PMBUS协议原理与应用               
【数字电源和模拟电源的区别 如图一所示:以同步Buck降压拓补结构为例:
             对比.PNG
             模拟电源:输出电压经分压电阻+运算放大器反馈网络+锯齿波比较器+死区发生器+MOS驱动+LC滤波器
             数字电源:输出电压经分压电阻+ADC采样+PID运算+PWM硬件模块+MOS驱动+LC滤波器
             模拟电源优缺点:技术成熟,专用方案较多,动态响应速度快,抗干扰能力优异,一旦投入量产将稳定工作数年。
                               缺点:无法实时监测系统状态,远程控制电压电流等
             数字电源优缺点:灵活多变,通用性强,可远程操控,实时上报数据等,符合现阶段电源发展潮流。
                               缺点DSP或MCU价格昂贵,算法难度较大,环路参数优化困难等
【电压电流双闭环】
            电压单环:采集输出电压->环路补偿计算产生误差电压->与固定频率/固定峰值的锯齿波比较->产生PWM,实现恒压
            电流单环:采集输出电流->环路补偿计算产生误差电压->与固定频率/固定峰值的锯齿波比较->产生PWM,实现恒流
            单环并列:电压单环和电流单环并列使用,同一时刻只有一个环工作,要么恒压,要么恒流。典型应用:充电器
            外环:电压单环,电流单环,单环并列,都是外环控制
            峰值电流保护:为防止电感或变压器初级饱和,采取电感电流峰值保护,多数以固定电压和电感电流比较,及时关闭MOS管。
            该模式下,峰值电流未超过固定电压时,峰值保护不起作用,相当于不存在。
            外环总结:所有的外环控制模式下,比较有代表性的现象是PWM的占空比变换范围很小。比如BUCK电路Duty=Vout/Vin。与环路几乎无关联。
            内环:内环有两种形式,峰值电流型和平均电流型。
            峰值电流型:外环产生的误差电压->和电感电流(三角波)比较->产生PWM,轻载和重载时占空比变化范围较大,典型芯片;UC38XXX,PFC等
            平均电流型:外环产生的误差电压->和电感的平均电流(直流)比较->产生PWM,轻载和重载时占空比变化范围较大,典型代表UC385XX等
            为啥叫做内环:习惯型的叫法,并无确切原因,大致是因为画原理框图时习惯性的把电压环放在外部,电流环放在内部。
            双环和单环对比:双环控制模式复杂,但是可以及时控制电感电流变化,防止饱和,这一点是非常重要的。单环:控制简单,稳定可靠,如BUCK
【数字环路补偿】
            算法分类:
            1)PID算法属于模糊控制类型,不需要知道系统模型,调节简单。
            2)Type3算法:将传统Type3补偿器(阻容网络+运放)转化为数字补偿器。理论较深且需要知道系统模型,但是稳定可靠。
接下来我们先讨论增量式PID算法:

【数字电源算法开发板】https://item.taobao.com/item.htm?spm=a230r.1.14.29.77ce6015CApf66&id=615845886599&ns=1&abbucket=16#detail








世纪电源网-九天
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超级版主
  • 2020-3-23 09:52:30
 
占楼学习~
尖叫的变压器
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LV6
高级工程师
  • 2020-3-23 10:06:03
 
欢迎超级版主大驾光临寒舍~
LLC谐振
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LV6
高级工程师
  • 2020-4-4 18:59:54
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端个小板凳,坐等听课。刚好需要学习数字电源。
zhuangda
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LV6
高级工程师
  • 2020-6-16 10:50:56
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感觉讲的很好,前来占座学习。
木木很-shy
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LV8
副总工程师
  • 2020-6-19 10:46:02
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有没有具体的例程一起交流讨论,学习一下。
winthetomorrow
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LV2
本网技师
  • 2020-6-24 16:00:55
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没看到下面的内容?
p50814027
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LV6
高级工程师
  • 2020-6-29 08:36:37
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坐等更新~~~~~
wcm014
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副总工程师
  • 2020-6-29 12:05:03
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膜拜大佬,坐等更新,希望大佬千万别忘记了这个帖子
jiojio
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助理工程师
  • 2020-6-29 14:29:27
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等待楼主的更新
peterchen0721
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副总工程师
  • 2020-6-30 08:11:58
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期待中...
木木很-shy
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jiaozhihongnihao
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