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通信电源功率变换电路的数字化控制的改变

2010/7/23 9:12:11   电源在线网
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    通信电源已进入了全数字化的阶段,整流器模块的所有模拟信号经过采样电路后,送入到DSP中,DSP根据系统的要求与条件对PFC与DC/DC部分直接输出PWM信号,驱动功率电路的输出。从图1中可以看出,系统的整个控制全部在DSP中进行处理,包括有模拟信号,IO信号,CAN通信,PWM输出等等。

通信电源功率变换电路的数字化控制的改变

图1,全数字通信电源

    功率变换的性能提升

    通信电源全数字化的一个重要标志就是对功率变换电路的数字化控制。如图1,交流输入电压、输入电流,PFC输出电压,DC输出电压,源边电流等都采样到DSP中。控制硬件电路大大简化,仅需要采样电路与驱动电路,其余的控制部分全部在DSP中用软件进行实现。这样给控制的实现带来了更大的灵活性,同时因为软件实现,减少器件数目,消除模拟控制技术的器件离散性和温度漂移等的影响,保证每个模块均达到最优指标,提高通信电源可靠性。

    对控制电路的数字化,可以实现模拟方式难以实现的复杂控制机制,引入新的控制策略,提高产品的性能。比如在DC/DC部分采用谐振电路时,根据负载变化,改变开关方式,保持谐振模式工作,提高效率。可以针对不同的负载情况时采用不同的控制策略,从而提高性能。使用同步整流可降低损耗,数字方式可以精确的控制死区时间,提高效率。对相同硬件拓扑,可以采用新的控制环路结构,并且通过软件编程来实现,比如非线性控制,滑模控制,对功率变换电路的数字控制,带来了灵活的控制策略,可以针对性能的某一指标进行改善,比如改变开关频率改善EMI指标。而模拟方式实现则相当困难,并且数字方式实现起来并不会导致硬件电路的复杂化带来的成本提高与可靠性的降低。

    全面的系统监测

    因为系统的所有模拟与逻辑信号都在DSP中进行了数字化的处理,系统的所有数据与状态都可以全面的掌握。也就可以更加准确的对各种故障进行判断,使系统出现故障是可以准确的进行定位和及时的对系统进行保护。并且可以根据故障的情况,做出合适的措施进行自恢复,可以尽可能的让系统工作,保证正常的输出。系统不仅仅是对故障做出保护,还可以对模块的运行情况做出实时的监控与调整,在问题发生前就可以采取措施防止故障的出现。比如可以根据环境温度的改变,及时调整模块的功率输出,使模块可以在较宽的温度范围保证输出的连续。同时也可以调节风扇的转速,合理的降低噪声,减少模块的能耗。

    提供更多准确的信息

    系统的所有信息都已数字化,这样就为各种参数的获取提供了方便,只要经过相应的数据处理与运算就可以得到期望的数据。比如交流输入电压,电流,有功功率,功率因数,PFC输出母线电压等等数据。对数据的滤波,误差的校正处理全部数字化,由软件进行处理,减少了硬件滤波电路,计算电路,并且软件可以实现硬件难以处理的运算,可以获得更多,更准确的数据。

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