數(shù)字電源控制模擬控制能力

　　圖7顯示了“Type III”補(bǔ)償，這往往被用在一個模擬電壓模式控制器反饋回路當(dāng)中。請注意，這里有6個電路元件、3個電阻和3個電容，他們是回路補(bǔ)償所必須的。

　　這個網(wǎng)絡(luò)可以為系統(tǒng)響應(yīng)帶來兩個實(shí)數(shù)零點(diǎn)、3個極點(diǎn)(包括在零點(diǎn)的極點(diǎn))。這些零點(diǎn)可用來補(bǔ)償輸出功率級(電感器和電容器)的兩個極點(diǎn)。一個極點(diǎn)用來補(bǔ)償電容esr，第二個極點(diǎn)用來確保高頻率的低增益。

　　這個網(wǎng)絡(luò)的一個限制其實(shí)在于它提供了實(shí)數(shù)零點(diǎn)，以補(bǔ)償輸出級的極點(diǎn)。正如上文已經(jīng)指出的那樣，輸出級的極點(diǎn)只對低Q值輸出級是實(shí)數(shù)。對于Q>0.5，極點(diǎn)是復(fù)數(shù)，而隨著Q值的增加，實(shí)數(shù)零點(diǎn)在補(bǔ)償復(fù)數(shù)極點(diǎn)方面變得越來越無能為力。

　　數(shù)字控制為補(bǔ)償提供了成熟和復(fù)雜方式的能力，本文將集中于一個簡單的PID濾波器，如圖8所示。這個數(shù)字濾波器采用了誤差信號，比例信號之和及比例延遲采樣的誤差信號，再加上積分輸出實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償器。三個增益系數(shù)用來調(diào)整補(bǔ)償。

　　(圖字：輸入，輸出)

　　該濾波器的傳遞函數(shù)通過下式給出：

　　圖9顯示了這兩種補(bǔ)償方法的標(biāo)稱差別。左圖是一個用采用type III補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的模擬控制器進(jìn)行補(bǔ)償?shù)碾娫崔D(zhuǎn)換器的波特圖(如圖7所示)。雖然實(shí)現(xiàn)了滿意的增益和相位裕量，帶寬不得不大幅度減少。右圖是一個沒有采用數(shù)字補(bǔ)償?shù)耐粋€系統(tǒng)的波特圖。請注意，數(shù)字補(bǔ)償器中的復(fù)數(shù)零點(diǎn)最好使用復(fù)數(shù)極點(diǎn)進(jìn)行補(bǔ)償，這不僅可以產(chǎn)生令人滿意的增益和相位裕量，而且還可以通過單位增益交叉頻率確定一個令人滿意的帶寬。

　　(圖字：占空比(標(biāo)稱值變化百分比)，損耗(W))

　　因此，數(shù)字補(bǔ)償提供了一個比模擬補(bǔ)償更好的補(bǔ)償。此外，在使用數(shù)字補(bǔ)償時，可以省去五六個元件。最后一點(diǎn)，人們還認(rèn)為數(shù)字補(bǔ)償很容易根據(jù)設(shè)計(jì)的不同而改變，甚至可以隨時改變。

　　更高的效率

　　有若干參數(shù)可以在電源控制器中進(jìn)行調(diào)整，以優(yōu)化效率。在模擬控制器中，這些參數(shù)都是靜態(tài)的，通常為某些點(diǎn)的的應(yīng)用而設(shè)計(jì)，盡管人們認(rèn)識到幾乎沒有應(yīng)用是運(yùn)行在一個設(shè)計(jì)點(diǎn)。

　　數(shù)字控制器可提供更多的優(yōu)勢，以此能夠調(diào)整這些參數(shù)，根據(jù)環(huán)境、負(fù)載或元件的條件來適應(yīng)運(yùn)行。因此，數(shù)字電源可以比模擬提供更高的效率和更好的性能。

　　為了優(yōu)化控制器效率，需要一個檢測元件來確定轉(zhuǎn)換器的相對損耗。需要相對損耗的意義在于，我們要知道變更參數(shù)后，是否以增加損耗或減少損耗。一個好的損耗測量能夠利用開關(guān)轉(zhuǎn)換器的戴維南(Thevenin)等效電路來確定，這里的電壓源，例如衍生的降壓拓?fù)洌怯幂斎腚妷撼薖WM的占空比。在無損轉(zhuǎn)換器中，戴維南阻抗應(yīng)該為零，輸出可以簡單地用輸入電壓乘占空比。但是，在有損轉(zhuǎn)換器中，戴維南阻抗的電阻元件均不為零，必須增加占空比，以克服這種損耗，以維持所需的輸出電壓。也就是說，在有損耗的情況下，占空比大于無損的情況。事實(shí)上，損耗越高，占空比也越高。因此，占空比測量可以被用來確定轉(zhuǎn)換器中的相對損耗。如圖10所示，圖中來自實(shí)際降壓轉(zhuǎn)換器的占空比(5Vin，0.6Vout)是隨負(fù)載電流的變化作為損耗的函數(shù)測得的。