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数字电源补偿器设计流程解密

工程师
2022-07-19 10:55:19     打赏

在过去数十年中,为了让电源设计日趋完美,电源工程师们进行了长期的努力。在今天的世界,他们正在应对一项全新的挑战:为数字电源设计数字补偿器。很多老旧的控制理论和模拟设计流程在添加了特性之后,依然应用于数字世界。例如,当模拟信号被模拟数字转换器(ADC)离散时,总是会出现固有的抽样误差。此外,处理控制法输出会导致相移。最后,当数字电源控制回路接近Nyquist频率(采样频率的一半)时,就会收到明显的带宽局限影响。系统之中的这些细小变化令模拟理论无法一致地映射到数字世界,导致顽固的模拟电源设计师们难以实现向数字电源设计的转变。

与模拟控制设计流程相似,设计一个数字控制的电源,通常涉及以下步骤:

1)      基于理论上的plant transfer函数,设计一个数字补偿器。

2)      测量回路的频率响应,在这里,值得是数字补偿器、功率级(power stage)(又称为“the plant”)和反馈。

3)      分析系统频率响应。

4)      基于测量得到的响应,修改数字补偿器,以优化数字控制回路的增益余量、相位余量和带宽。

5)      重复步骤2-4,直至电源系统调试完成。

由于 TI 已经简化了其最新的powerSUITE 数字电源软件设计工具,设计和调试数字电源控制回路的流程可以通过以下图形描述:

Solution Adapter工具让你可以改写TI数字电源包中已有的代码实例,将其配置为可以运行在你自己定制的数字电源电路板上,使用与TI工具包相同的拓扑结构。图形用户界面(GUI)将引导你完成整个流程:选择需要改写的解决方案、选择与该解决方案相关的选项,并定制这些选项,以令软件解决方案可以应用在你定制的硬件设计之中。

软件频率响应分析仪(SFRA)工具实现了,使用软件进行封闭回路数字控制电源转换器的开放回路增益的测量。这让你可以轻松、便捷地测量电源设计的带宽、增益余量和相位余量(请参阅这篇博客文章 ,获取更多详情)。

补偿设计师工具实现了不同样式的补偿器设计,以获得所需的封闭回路性能。将测量得到的功率级或者SFRA工具或者模型化功率级上的plant数据用作解决方案适配工具的一部分,就可以实现上述设计。需要在器件上进行编程的系数将由解决方案适配器生成,可以直接拷贝到代码中。

使用全新的数字电源助推包,学习这些数字电源设计概念,并将其轻松应用。数字电源助推包执行的是一个单一的DC-DC降压转换器功率级,以及一个板上可调式负载(由软件控制)。

这个开发平台简化了数字补偿器和数字控制回路的设计工作,让电源设计师可以更好地专注于功率级设计。你将如何使用这个全新的软件工具和开发包套件?请在下方留言!

 原文链接:

https://e2e.ti.com/blogs_/b/powerhouse/archive/2015/03/16/demystifying-the-digital-power-compensator-design-process





关键词: 数字     电源     补偿     设计    

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