數(shù)字電源

從模擬電源轉(zhuǎn)到數(shù)字電源，開(kāi)發(fā)人員會(huì)面臨諸多挑戰(zhàn)，如響應(yīng)速度或帶寬、DSP或MCU的處理速度、ADC采樣延時(shí)、復(fù)雜拓?fù)渲С?、自適應(yīng)環(huán)路/斜坡/均流/溫度補(bǔ)償及復(fù)雜算法等，分分鐘為設(shè)計(jì)帶來(lái)不同挑戰(zhàn)。

數(shù)字電源市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)

早在2012年的時(shí)候，根據(jù)半導(dǎo)體市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)IMS估計(jì)，全球數(shù)字電源市場(chǎng)將從2012年的27億美元增長(zhǎng)到2018年的124億美元。服務(wù)器雖然是數(shù)字電源的最大市場(chǎng)，但增長(zhǎng)最快的數(shù)字電源應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⑹枪I(yè)（如太陽(yáng)能逆變器、LED照明、HID照明、電池充電器、投影儀和電焊機(jī)）及汽車(chē)（如LED和HID前照燈及DC/DC轉(zhuǎn)換器）。

時(shí)至今日，數(shù)字電源市場(chǎng)仍然是在目前電源管理產(chǎn)業(yè)中增長(zhǎng)最快的領(lǐng)域之一，而應(yīng)用市場(chǎng)也對(duì)電源的高密度、小體積、高能效、智能化、定制化等提出了越來(lái)越高的要求，數(shù)字化電源已成趨勢(shì)。和傳統(tǒng)的模擬電源相比，數(shù)字電源在可控因素較多、實(shí)時(shí)反應(yīng)速度更快、需要多個(gè)模擬系統(tǒng)電源管理的、復(fù)雜的高性能系統(tǒng)應(yīng)用中極具優(yōu)勢(shì)。為解決數(shù)字電源的設(shè)計(jì)難題，全球領(lǐng)先的整合單片機(jī)、混合信號(hào)、模擬器件和閃存專利解決方案供應(yīng)商Microchip推出專為數(shù)字電源優(yōu)化而生的dsPIC33EP GS系列解決方案。

專為數(shù)字電源優(yōu)化而生

Microchip dsPIC33EP GS系列產(chǎn)品具備卓越的性能，可在開(kāi)關(guān)頻率更高的情況下實(shí)施更為復(fù)雜的非線性預(yù)測(cè)及自適應(yīng)控制算法。這些高級(jí)算法可令電源設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)更佳的能效和電源規(guī)格。此外，更高的開(kāi)關(guān)頻率使得設(shè)計(jì)人員能夠以更低的成本開(kāi)發(fā)出密度更高、體積更小的電源產(chǎn)品。

產(chǎn)品框架圖

憑借這些特性及其整體的高性能，dsPIC33EP GS系列數(shù)字電源解決方案適用于廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，如電腦與電信（如AC/ DC和DC/ DC電源）、工業(yè)（如太陽(yáng)能逆變器、LED照明、HID照明、電池充電器、投影儀和電焊機(jī)）及汽車(chē)（如LED和HID前照燈及DC/DC轉(zhuǎn)換器）等。

開(kāi)發(fā)支持

對(duì)于電源設(shè)計(jì)人員來(lái)說(shuō)，設(shè)計(jì)數(shù)字控制環(huán)是比較困難和繁瑣的一項(xiàng)工作內(nèi)容，需要熟悉定點(diǎn)運(yùn)算、C/ASM語(yǔ)言、MIPS利用率、采樣頻率限值和外設(shè)工作原理等。

為解決上述困擾，Microchip提供了數(shù)字電源設(shè)計(jì)套件包括數(shù)字補(bǔ)償設(shè)計(jì)工具（DCDT），MPLAB代碼配置器（MCC），Microchip補(bǔ)償器庫(kù)和設(shè)計(jì)實(shí)例。這四個(gè)軟件包結(jié)合起來(lái)，可以為開(kāi)發(fā)完整的數(shù)字電源設(shè)計(jì)提供工具和必要的指導(dǎo)。 一旦您的設(shè)計(jì)的初始仿真模型準(zhǔn)備就緒，DCDT就可以用來(lái)分析設(shè)計(jì)和反饋傳遞函數(shù)，并生成補(bǔ)償系數(shù)。設(shè)備初始化代碼可以在MCC的幫助下生成，最后的固件可以在代碼示例和MCC和DCDT生成的代碼的幫助下創(chuàng)建。

貝能?chē)?guó)際除提供上述dsPIC33EPGS系列數(shù)字電源解決方案外，亦為開(kāi)發(fā)人員提供Microchip MPLAB? 數(shù)字電源入門(mén)工具包（部件編號(hào)：DM330017-2）。該工具包支持dsPIC33EP GS 系列產(chǎn)品，可以幫助客戶探索全新dsPIC33EP GS 系列產(chǎn)品在熱門(mén)數(shù)字電源轉(zhuǎn)換拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中的應(yīng)用。

英飛凌提供各種擁有高效率的控制芯片，助力客戶以經(jīng)濟(jì)高效的方式實(shí)現(xiàn)滿足PFC規(guī)則以及超低待機(jī)功率等新要求的解決方案。XDPTMSMPS數(shù)字電源器件IDP2303和IDP2303A是面向集成驅(qū)動(dòng)器和600V耗盡單元的高性能數(shù)字組合控制器，專為升壓PFC和半橋LLC等75W至300W的開(kāi)關(guān)電源（SMPS）設(shè)計(jì)。

該器件用于多模式升壓PFC和半橋LLC的高性能數(shù)字組合控制器IDP2303（A）采用先進(jìn)的控制算法，提供了多模式操作的升壓PFC，包括臨界導(dǎo)電模式（CrCM）、準(zhǔn)諧振不連續(xù)模式（QR DCM）和主動(dòng)突發(fā)模式。 它還為L(zhǎng)LC啟動(dòng)和壓控振蕩器（VCO）提供了可配置的非線性定時(shí)器控制振蕩器（TCO），用于LLC的正常工作。

此外，PFC和LLC之間的無(wú)縫通信確保了整個(gè)系統(tǒng)的最佳運(yùn)行，從而大大提高了系統(tǒng)的可靠性。 自適應(yīng)LLC突發(fā)模式可實(shí)現(xiàn)超低待機(jī)功耗、小輸出紋波/噪聲和出色的動(dòng)態(tài)負(fù)載響應(yīng)。

關(guān)鍵特征及優(yōu)勢(shì)

IDP2303原理框圖

IDP2303A原理框圖

IDP2303 120W開(kāi)關(guān)電源評(píng)估板

該評(píng)估板是一個(gè)120W數(shù)字PFC-LLC轉(zhuǎn)換器，具有85V到 265V交流輸入電壓和12V/24V兩路輸出。它由英飛凌第2代數(shù)字PFC-LLC組合控制器IDP2303控制。IDP2303是專為電視電源系統(tǒng)和其他一般SMPS應(yīng)用中使用的開(kāi)關(guān)電源而設(shè)計(jì)的。

特征總結(jié)

主要優(yōu)勢(shì)

目標(biāo)應(yīng)用

dsPIC33EP GS系列是Microchip新一代16-bit高性能MCU ，dsPIC33EP GS系列產(chǎn)品具備卓越的性能，可在開(kāi)關(guān)頻率更高的情況下實(shí)施更為復(fù)雜的非線性預(yù)測(cè)及自適應(yīng)控制算法。這些高級(jí)算法可令電源設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)更佳的能效和電源規(guī)格。

dsPIC33EP GS系列基于高的開(kāi)關(guān)頻率使得設(shè)計(jì)人員能夠以更低的成本開(kāi)發(fā)出密度更高、體積更小的電源產(chǎn)品。新推出的dsPIC33EP“GS”系列器件包含多種高級(jí)特性，比如對(duì)于高可用性或“永遠(yuǎn)在工作”系統(tǒng)特別有用的即時(shí)更新閃存功能。即時(shí)更新功能可用于更改工作電源的固件，如主動(dòng)補(bǔ)償計(jì)算代碼等，并同時(shí)保持連續(xù)的調(diào)節(jié)。

產(chǎn)品特性

憑借這些特性及其整體的高性能，dsPIC33EP“GS”系列產(chǎn)品適用于廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，涵蓋以下應(yīng)用市場(chǎng)：電腦與電信（如AC / DC和DC/ DC電源）、工業(yè)（如太陽(yáng)能逆變器、LED照明、HID照明、電池充電器、投影儀和電焊機(jī)）及汽車(chē)（如LED和HID前照燈及DC/DC轉(zhuǎn)換器）等等。

產(chǎn)品框架圖

高性能的外設(shè)，保證了dsPIC33EP GS在設(shè)計(jì)數(shù)字電源補(bǔ)償器的高效。相比上一代DSC產(chǎn)品， dsPIC33EP GS器件在應(yīng)用于三極點(diǎn)三零點(diǎn)補(bǔ)償器時(shí)其延遲可縮短一半時(shí)間，而且在任何應(yīng)用中均可節(jié)省多達(dá)80%的能耗。

貝能?chē)?guó)際力推dsPIC33EP GS系列數(shù)字電源解決方案，并提供數(shù)字電源補(bǔ)償器參考設(shè)計(jì)。

數(shù)字補(bǔ)償器設(shè)計(jì)步驟及流程

Microchip MPLAB? 數(shù)字電源入門(mén)工具包（部件編號(hào)：DM330017-2）支持dsPIC33EP GS 系列產(chǎn)品，以幫助客戶探索全新dsPIC33EP GS 系列產(chǎn)品在熱門(mén)數(shù)字電源轉(zhuǎn)換拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中的應(yīng)用。

對(duì)于電源設(shè)計(jì)人員來(lái)說(shuō)，設(shè)計(jì)數(shù)字控制環(huán)會(huì)非常困難和繁瑣，需要熟悉定點(diǎn)運(yùn)算、C/ASM語(yǔ)言、MIPS利用率、采樣頻率限值和外設(shè)工作原理等。

為解決上述困擾，Microchip提供了數(shù)字電源設(shè)計(jì)套件包括數(shù)字補(bǔ)償設(shè)計(jì)工具（DCDT），MPLAB代碼配置器（MCC），Microchip補(bǔ)償器庫(kù)和設(shè)計(jì)實(shí)例。這四個(gè)軟件包結(jié)合起來(lái)，可以為開(kāi)發(fā)完整的數(shù)字電源設(shè)計(jì)提供工具和必要的指導(dǎo)。 一旦您的設(shè)計(jì)的初始仿真模型準(zhǔn)備就緒，DCDT就可以用來(lái)分析設(shè)計(jì)和反饋傳遞函數(shù)，并生成補(bǔ)償系數(shù)。設(shè)備初始化代碼可以在MCC的幫助下生成，最后的固件可以在代碼示例和MCC和DCDT生成的代碼的幫助下創(chuàng)建。

數(shù)字補(bǔ)償器設(shè)計(jì)工具（DCDT）通過(guò)簡(jiǎn)化確定數(shù)字補(bǔ)償器系數(shù)和分析控制系統(tǒng)性能的整個(gè)過(guò)程來(lái)幫助電源設(shè)計(jì)人員。DCDT包含所有反饋收益和延遲，以提供最精確的控制系統(tǒng)模型。在分析通過(guò)波特圖的閉環(huán)性能的同時(shí)，用戶可以通過(guò)使用DCDT的根軌跡和奈奎斯特圖來(lái)驗(yàn)證穩(wěn)定性。一旦獲得所需的性能，DCDT將自動(dòng)計(jì)算補(bǔ)償器系數(shù)和縮放參數(shù)，并生成軟件文件以與免費(fèi)的SMPS控制軟件庫(kù)一起使用。

DCDT目前允許用戶開(kāi)發(fā)電壓模式控制和峰值電流模式控制應(yīng)用，并支持平均電流模式控制。取決于控制方案，可能需要不同的補(bǔ)償器。 DCDT支持多種不同的補(bǔ)償器類型，如數(shù)字3P3Z、數(shù)字2P2Z、數(shù)字PID和模擬II / III。模擬II / III型補(bǔ)償器允許模擬設(shè)計(jì)人員通過(guò)無(wú)源R / C組件或輸入極點(diǎn)/零點(diǎn)頻率將其現(xiàn)有的模擬補(bǔ)償器設(shè)計(jì)輸入到工具中。該工具將生成等效的數(shù)字補(bǔ)償器，從而簡(jiǎn)化從模擬到數(shù)字補(bǔ)償器設(shè)計(jì)的過(guò)渡。

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