微控制器在开关电源中的应用司
微控制器在开关电源中的应用
微控制器作为一种减少元件数量、提高性能的手段,正在高密度开关电源设计中得到应用。10 年前我在研究生院的时候,一个控制器小组向功率电子设备中心建议在电源中使用一种先进的微控制器。这种微控制器用于实现新型神经网络控制器,以解决功率电子设备中的所有非线性控制问题。该控制器小组回复说,这种微控制器的成本至少约为 100 美元。于是这场讨论嘎然停止,因为整个电源的售价比这块芯片还要便宜。 微控制器要在电源中切实可用,其成本必须降低将近两个数量级才成。如今,UPS系统、功率因子校正离线电源、隔离的 DC/DC 变换器、微处理器电源和负载点单列直插式封装都开始使用微控制器。微控制器有一个更恰当的名字,就是单片系统(SOC),因为现代微控制器其实是模拟/数字器件与板上振荡器、ADC和比较器的组合体（参见附文《什么是微控制器,为何要使用它？》）。 微控制器目前及将来在电源中的实际用途,从简单的监控功能到全数字闭环控制不一而足。监控功能包括启动控制计时、同步整流器控制、使能电路和故障逻辑。（如适用于过压和过热状态的故障逻辑）。闭环控制需要性能更高的控制器,但是,通过模拟技术来实现快速内部电流环路,你就无须使用昂贵的DSP。 微控制器对于许多电源都是非常有用的,但本文着重讨论的是高密度开关电源。这类电源必须具备效率高、功能多、封装小和价格具有竞争优势等特点。要使电源增加功能、降低成本、减少部件数量、节省电路板面积,就必须使用微控制器。由于这类电源的体积小又具有开关特性,所以控制器需要能在噪声较大的环境中工作。 数字技术的好处 改用数字技术有一个好处,就是价格 1 美元的微控制器通常可以取代多个模拟电路。这种方法之所以可以降低材料成本和部件数量,乃是因为一个微控制器就可以代替视窗检测器、比较器和锁存器。当将这些元部件集成为一个装置的时候,你就可以提高可靠性、效率和安全性。使用的元部件较少意味着产生缺陷的可能性较小,而且还可空出一些电路板空间。在高密度变换器中,有较多的电路板空间意味着有更多地方来安装功率元件,以及额外的传输电流的铜线提高了效率。你利用微控制器节省下来的电路板空间,就能使你缩小电源设计本身的尺寸,并通过增强供电的功率级来改善产品的散热性能。 使用微控制器还有另一个好处,就是通过改变在微控制器上运行的微代码,可以利用同样的印刷电路板和元件制造出某种电源的多个版本。每种电源可满足一些独特的设计要求,而且标准电源产品有时也可以利用定制的微代码来满足这些要求。由于多数微控制器都具有代码保护功能来防止对固件的“窥探”,你就可以用软件滚动运行你的设计的各部分,从而提高设计的安全性。而对配备微控制器的产品进行倒序制造则要困难得多。 微控制器的灵活性不仅允许修改设计,还简化了初始的设计工作。你确定了微控制器需要访问哪些信号之后,就可以完成和交付电路板布局,并把微控制器需要执行的任务细节推后考虑。在等待样机完工的同时,你可以编写很多固件代码,因为大多数微控制器制造商都提供优良的仿真工具。一旦你做出了样机,特殊的调试代码便可以帮助
