基于數字化控制的開關電源的研究

0 引言
開關電源被譽為高效節能型電源。傳統的開關電源采用模擬控制技術，使用比較器、誤差放大器和模擬調變器等元器件來調整電源輸出電壓。模擬控制方法只適用于頻率高、電力小、功能少的開關電源，且存在控制電路復雜、元器件多以及控制電路一旦成型很難修改等缺點，不利于開關電源的集成化和小型化。開關電源的數字化控制技術能夠較好地解決這些問題。本文介紹了開關電源的數字化控制技術，并給出了基于單片機控制和基于DSP控制開關電源的兩種模型，分析和比較了兩者的優缺點以及應用場合，現在介紹如下。

1 開關電源模擬控制和數字控制的比較

1．1開關電源模擬控制的種類與特點

開關電源的模擬控制方法已經使用了數十年，也形成了一系列的控制方式，大致有3種：脈沖寬度調制方式PWM、脈沖頻率調制方式PFM和昆合調制方式。

圖1為脈寬調制式（PWM）開關電源，AC220V輸入電壓經過整流濾波后變成直流電壓U，再由功率開關管VT斬波、高頻變壓器T降壓，得到高頻矩形波電壓，最后通過輸出整流濾波器VD、C2，獲得所需要的直流輸出電壓U0。利用誤差放大器和PWM比較器構成閉環調節系統。這種模擬控制電路因為使用元器件多而需要很大空間，這些元器件本身的值還會隨著使用時間、溫度和其他環境條件的變化而變動，并對系統穩定性和響應能力造成負面影響，不利于模擬系統的測試和維修。另外，模擬控制的控制響應特性是由分立元器件的值決定的，因此無法為所有電源值或負載點提供最優化的控制響應。