揭開(kāi)數(shù)字功率補(bǔ)償器設(shè)計(jì)過(guò)程的神秘面紗

在過(guò)去的幾十年里，電源工程師一直在努力完善電源設(shè)計(jì)藝術(shù)。在當(dāng)今世界，他們正在應(yīng)對(duì)一項(xiàng)新挑戰(zhàn)：為數(shù)字電源設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)數(shù)字補(bǔ)償器。許多古老的控制理論和模擬設(shè)計(jì)過(guò)程仍然適用于數(shù)字世界，并具有一些額外的特性。例如，當(dāng)模擬信號(hào)被模數(shù)轉(zhuǎn)換器離散化時(shí)，會(huì)引入固有的采樣誤差(ADC)。此外，控制律輸出的處理延遲會(huì)導(dǎo)致相移。最后，數(shù)字電源控制環(huán)路在接近奈奎斯特頻率時(shí)存在明顯的帶寬限制，奈奎斯特頻率是采樣頻率的一半。系統(tǒng)中的這些微小變化阻止了模擬理論統(tǒng)一映射到數(shù)字域，從而引起了頑固的模擬電源設(shè)計(jì)人員試圖轉(zhuǎn)換到數(shù)字電源設(shè)計(jì)領(lǐng)域的爭(zhēng)論。

設(shè)計(jì)數(shù)控電源通常涉及以下步驟，這些步驟類似于模擬控制設(shè)計(jì)過(guò)程：

1) 設(shè)計(jì)基于理論工廠傳遞函數(shù)的數(shù)字補(bǔ)償器。

2) 測(cè)量環(huán)路的頻率響應(yīng)，在這種情況下是數(shù)字補(bǔ)償器、功率級(jí)(也稱為設(shè)備)和反饋。

3) 分析系統(tǒng)頻率響應(yīng)。

4) 根據(jù)測(cè)得的響應(yīng)，修改數(shù)字補(bǔ)償器以優(yōu)化數(shù)字控制環(huán)路的增益裕度、相位裕度和帶寬。

5) 重復(fù)步驟 2-4，直到電源系統(tǒng)正確調(diào)諧。

TI的數(shù)字電源BoosterPack內(nèi)含即開(kāi)即用的代碼示例，可幫助開(kāi)發(fā)人員迅速著手進(jìn)行開(kāi)發(fā)。BoosterPack擁有 powerSUITE 中的多款軟件工具的支持，目前可以在TI針對(duì)C2000 MCU文檔和代碼示例的一站式商店 controlSUITE ?內(nèi)購(gòu)買。powerSUITE 是一款圖形化軟件工具，其中包括解決方案改造工具、補(bǔ)償設(shè)計(jì)工具和軟件頻率響應(yīng)分析器，可以幫助設(shè)計(jì)人員輕松開(kāi)發(fā)和修改他們的數(shù)字電源應(yīng)用，并加快上市時(shí)間。這些工具提供了一個(gè)直觀接口，可以將已開(kāi)發(fā)的代碼與 TI 的 Code Composer Studio? 集成開(kāi)發(fā)環(huán)境 (IDE) 進(jìn)行無(wú)縫融合：

借助解決方案改造工具，設(shè)計(jì)人員能夠輕松修改現(xiàn)有代碼示例，將其用于那些采用簡(jiǎn)單圖形用戶界面 (GUI) 而非寫(xiě)入開(kāi)發(fā)代碼的定制硬件。

運(yùn)用補(bǔ)償設(shè)計(jì)工具，開(kāi)發(fā)人員能夠生成不同類型的補(bǔ)償器，從而提供一個(gè)輕松調(diào)諧控制回路的方法。

使用軟件頻率響應(yīng)分析器，開(kāi)發(fā)人員能夠迅速測(cè)量在C2000 MCU上執(zhí)行的數(shù)字電源轉(zhuǎn)換器控制回路的頻率響應(yīng)。

軟件頻率響應(yīng)分析儀 ( SFRA ) 工具支持 使用軟件測(cè)量閉環(huán)數(shù)字控制器電源轉(zhuǎn)換器的開(kāi)環(huán)增益。這使得我們的電源設(shè)計(jì)的帶寬、增益裕度和相位裕度測(cè)量變得快速、簡(jiǎn)單且不引人注目(有關(guān)更多詳細(xì)信息，請(qǐng)參閱此博客文章)。

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