银杉蓄电池数字开关电源的设计
摘要：数字开关电源的操控性强，详细规划好数字开关电源的电路，一起做好装备作业，有助于进步数字开关电源规划的准确性，避免在职业中出现问题。本文将剖析数字开关电源技能，结合详细规划案例探讨详细运用，以期保证数字电源规划的可靠性。
关键词：数字开关电源；电路；操控；规划
1模仿和数字开关电源比照
尽管目前数字开关电源有了长足的开展，可是商场上干流的电源仍是选用的模仿技能来完成的。因为模仿开关电源开展时间比较久，所以相关的技能、选用的元器材以及工艺等都比较老练，结构规划方面已经趋于稳定，且本钱较低。
数字开关电源由于相较于模仿开关电源具有很大优势，故最近成为开关电源的一个重要开展方向，两者电路结构相比一个比较大的区别是，模仿开关电源的PWM信号，是在差错放大器、斜坡补偿等电路的效果下发生的，这些电路是朴实的模仿电路，而数字开关电源的PWM信号，则是首先采样反馈电压然后经过数字电路的处理，发生的DPWM信号。
数字开关电源电路的首要组成部分为:（1）模数转化器(A/D)，效果是对输出电压采样；（2）数字补偿器，效果是确定开关占空比；（3）数字脉宽调制器(DPWM)，效果是输出PWM信号，操控开关管和同步整流管的开断。能够看出与模仿开关电源相比，比较大的区别就是利用了数字操控代替模仿操控，其间补偿器具有可编程功用和维护功用，这样就能够在不调理相同操控器硬件的无源器材的基础上，完成与不同的功率级电路配合运用，添加了电路的通用性。并且跟着数字操控器开展，能够完成关于传统模仿电路来说不切实际的操控方案，比方准确匹配移相占空比能够运用专用的数字操控器完成简略稳定的电压调理模块(VRM)的操控；在变压器阻隔的DC-DC转化器中，经过阻隔的数字信号传输可用于解决与标准模仿办法相关的有限带宽和大增益变化；能够在不改变芯片中元器材的基础上，经过更新固件操控算法来满意新的参数要求。所以数字开关电源相较于模仿开关电源在可编程才能、算法操控、操作精度和可靠性、通用性方面都有较大的优势。但数字开关电源也存在自己的下风，一个是选用了选用了模仿加数字混合的技能，需要合理规划电路来进步数模模数转化工程中的精度，一个是数字操控部分选用的DSP等模块相较于模仿开关电源本钱高出许多。
2数字开关电源电路规划及其操控技能
2.1电路规划剖析
数字开关电源的操控电路是中心的部分，电路要和硬件装备相互结合，确保数字开关电源作业进程的可靠性。现阶段数字开关电源电路规划选用数字化技能，完成数字化操控。数字开关电源电路选用高度集成化的规划办法，进步电路规划的准确性。
数字开关电源电路中的操控体系能够实时监测电路内的电流与电压，比照数字开关电源中预先规划的技能指标，剖析电路中是否有电流异常或者电压异常的状况，避免发生电源事端，全面维护好数字开关电源的电路运转，一起还能方便人员监控数字开关电源的运用。在数字开关电源电路规划中还要专门规划可显现的电路，监督数字开关电源电路的运转，降低安全事端的发生机率。
2.2数字开关电源操控技能
（1）单片机操控
单片机对数字开关电源进行操控时，体系先进行输出信号的采样，将采样信号进行A/D转化，得到数字信号，然后对数字信号进行准确的运算和调理，而后将运算成果转化为模仿信号来驱动PWM操控芯片，然后间接的完成开关电源的数字化操控。单片机的数字开关电源操控只需要利用几个简略的单片机就可完成闭环操控，一方面规划本钱低、操控办法清晰，且技能已相当老练；另一方面拓扑电路结构杂乱、数字转化的延时较长，然后引起体系动态功能和稳压精度较低。尽管经过在单片机上进行PWM输出的集成能够改善数字推迟的时间，可是在单片机的时钟频率范围内无法发生于开关电源作业频率相适应的PWM输出操控信号。
（2）数字芯片操控
选用高功能的数字操控芯片（如DSP）来进行开关电源体系的采样，然后进行A/D转化输出PWM操控信号，经过驱动放大DSP输出的PWM信号，然后将其效果于开关管。为进步体系的动态响应速度，改善输出电压的调整精度，应选用高运算速度、高频率的操控芯片，便于迅速地完成体系的操控算法，准确操控开关电源的数字逻辑。但是，高功能的数字芯片由于技能难度大、操控逻辑杂乱、本钱较高、性价比低，无法在开关电源领域得到广泛运用。数字电源的优势是模块集成化程度高、数字智能芯片可操作性强、通信功用易于完成等，凭仗这些优势数字电源越来越遭到当时商场的喜爱，但不可否认，当时数字电源仍然存在许多亟待解决的技能问题，比方操控周期长、相位推迟时间长、数字电源采样及量化精度低一级。
3根据UCD3138的数字电源规划
UCD3138是一款高功能的数字电源芯片，此数字操控器在单一芯片解决方案内提供了高集成度和完美的灵活性，仍是一款完全可编程的芯片。本规划运用UCD3138芯片规划了硬开关全桥同步整流变换器，并进行了优化规划，以此削减无源元件的数量，进步运算速度。
3.1原边开关器材规划
考虑电压电流、电路开关频率等因素，预留必定的安全裕量，选取全桥拓扑的4个开关管为耐压120V的N沟道MOS管；副边同步整流管运用两个的N沟道MOS管，类型与开关管相同，以降低导通损耗；又因输出电流较大，为减小输出电路的电压电流尖峰现象，在整流管处添加RC吸收电路。
3.2驱动电路规划
由于驱动电路和主电路相连，为避免主电路上的高压灌入到驱动电路大将驱动电路破坏，使电源模块无法正常作业，规划时，将驱动电路与原边电路进行必定绝缘维护，终究满意耐压和驱动稳定的要求。此规划MOSFET驱动电路选用驱动芯片，驱动芯片为UCC27211，是高速低侧双MOS驱动器，每个芯片能够驱动两片MOS管。
3.3数字操控环路规划
运用UCD3138规划数字操控环路时，根据数字电源环路操控的特色，将具备高速运算才能的环路外设装备经差错放大器用于输出数字脉宽调制（DPWM）信号来操控驱动全桥拓扑的电源模块的开关器材。此外模仿差分信号EAP和EAN经过前端模块中一个专用差错模数转化器（EADC）变换成数字信号，再经过数字PID补偿器调理后输出调制信号送到数字PWM模块，发生DPWN信号驱动开关管。数字电源模块的操控体系经过UCD3138芯片的ADC采样模块对输出电压进行采样，将模仿量转化成数字量后送入数字芯片的PID操控器，经过算法调整PWM波的占空比后，驱动全桥开关管，完成改变输出电压的意图。
跟着社会职业的开展，商场中数字开关电源的占比逐渐添加，而且职业中数字开关电源的运用进程中比较重视功能指标，进而对数字开关电源规划提出了更高的要求。数字开关电源逐步替代了传统的电源，改进了传统电源的功能，规划中应强调数字开关电源的操控功能及安全功能，规范数字开关电源的规划进程，增强数字开关电源的规划与运用。