善用微處理器簡化電源供應器設計
判斷性功能及通信
最后,微處理器的監測功能還可以支援更高級功能,如故障預測。即時將工作電流與歷史資料進行比較,電源設計人員便可判斷導致電源故障的原因。電源本身具備預測自我故障的能力可以節約成本并提供更高的可靠性。
監測資料并不僅僅是為了故障檢測。根據這些資料還可袢⌒磯嗥淥操作。這些任務就歸入判斷性功能的范疇。
判斷性功能給予電源設計人員為設計增加更大的靈活性、更多功能和保護能力。讓我們來考慮一下軟啟動或欠電壓鎖定的情況。利用微處理器來完成這些任務,鎖定電壓和緩啟動斜坡速率都是可編程的,并且不依賴于模擬零件。
微處理器還可以執行更復雜的任務,比如上電順序(power-up sequencing)。電源供應器可以編程以監測另一個電壓,直到被監測的電壓達到設定值時再啟動??赡苓€會有這樣的情況:兩個電壓必須成比例上升,或者彼此跟隨變化。這些功能只需修改軟件就可以實現,而不必對硬件作更改。
判斷性功能的另一種可能應用是根據溫度來調整電流限制。這樣電源供應器設計人員可以利用零件的溫度下降參數來保證確實運作。
利用判斷性功能還可以實現零件補償,進而提高準確性。許多資料手冊都給出了參數隨溫度的變化情況。這種情況下,微處理器可以用來實現溫度補償。這樣,設計人員可以使用成本更低的零件,并根據溫度對結果進行補償。Microchip應用筆記AN1001(DS01001)就描述了如何通過補償利用一個+/-6°C的溫度感測器來實現+/-0.1°C的溫度傳感精確性。
微處理器的判斷性功能還可以用于自我校準電源供應,使其在輸出端提供已知的電壓,輸出電壓通過電壓回饋電路進行檢測并存儲。采用這種方法,可以消除電壓回饋電阻的任何誤差,從而可以使用低成本電阻,卻不會影響精確性。而且,5伏和3.3伏電源的硬體都是一樣的,不同的僅僅是校正過程。
此處列舉的僅是微處理器判斷性功能應用的一部分例子。舉出這些例子僅僅是為了展示微處理器的強大功能。由此可知,大量電源供應器參數都可以通過小型且廉價的微處理器進行監測和控制。但我們還沒有討論資訊的存儲和獲取。這也正表現了電源供應通訊的重要性。
有多種電源供應通信的方式,從最簡單的跳線或開關設置,直到復雜協定(如乙太網路)。簡單的通信方式可用于設置參數,如輸出電壓或工作模式。較復雜的協議則可支援對電源供應器進行更復雜更全面的控制和監測。
真正的價值則在于遠端通信。對于位于遠端的電信和伺服器電源供應器,這一點極為重要。此一遠端監控能力讓操作員能提高系統的可靠性。
此外,遠端通信還允許操作員根據預計的負載情況調整電壓和電流限制。在此同時,若搭配備用電源更可進一步提高可靠性和正常工作時間。一旦電源供應器接收到顯示故障發生的信號,就可以通知操作員關閉故障的電源供應器并啟動備用供應器。這個過程也可以進行自動化操作,出現故障的電源供應器可以根據設定的條件自動啟動并切換到備用電源。
電源供應通訊并不僅僅用于監測和設置工作參數。許多微處理器都有搭載EEPROM來儲存生產資訊等資料。一旦零件發生故障,設備操作員可容易地判斷哪些電源供應器受到影響。同時,還可以存儲維修歷史。這樣就可以保證電源的生產資料、維修歷史以及運作資訊始終都在手邊,以保存最新資訊。8位元MCU即可擔負復雜任務
對于前面列出的微處理器功能,目前普遍存在一種誤解:設計人員可能認為這些任務必須使用高階微處理器或數字信號處理器才能實現。實際上,本文中所描述的所有任務都可以方便地利用低成本8位元微處理器實現。
此外,采用微處理器的這種設計并非是要取代現有的模擬功能,而是作為模擬系統的一種補充,為整個電源供應系統提供只有數字微處理器才能提供的靈活性和處理能力。
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