在數(shù)字電源中如何高效的調(diào)節(jié)動態(tài)電壓吶?

通常在數(shù)字電源中如何高效的調(diào)節(jié)動態(tài)電壓吶?動態(tài)電壓調(diào)節(jié)意味著可以在運(yùn)行期間調(diào)節(jié)電源的輸出電壓。進(jìn)行此類調(diào)節(jié)有多種原因。

在輕載運(yùn)行條件下，提高 PFC 級的轉(zhuǎn)換效率

用于功率補(bǔ)償?shù)墓β室驍?shù)校正(PFC)級，可將電網(wǎng)電壓的交流電壓提升至直流中間電路電壓。在 240 V 交流系統(tǒng)中，這種中間電路電壓一般為 380 V，如圖 1 所示。ADP1047 PFC 控制器可以使用 DVS，在不影響設(shè)定的 380 V 電壓的情況下獨(dú)立降低輸出電壓負(fù)載，例如，降低至 360 V。在采用部分負(fù)載運(yùn)行期間，此舉可以提高電源的轉(zhuǎn)換效率。

圖 1. 帶下游 ADP1046 直流 - 直流轉(zhuǎn)換器的 ADP1047 PFC 級

微控制器在各種工作狀態(tài)下高效運(yùn)行

另一個 DVS 使用示例如圖 2 所示。在此示例中，ADP2147 降壓型開關(guān)穩(wěn)壓器為數(shù)字信號處理器(DSP)供電。在許多應(yīng)用中，都可以使用微控制器、DSP 或 FPGA 來提高系統(tǒng)效率，方法是：在處理器處于待機(jī)模式時降低內(nèi)核電壓。在 VDD_INT 電壓(內(nèi)核電壓)降低(例如，在 DSP 在低負(fù)載狀態(tài)下運(yùn)行時，從 1.2 V 降低至 1.0 V)時，多種 DSP，包括 ADI 提供的 ADSP-BF527 都可以更高效地運(yùn)行。處理器的功耗在很大程度上與其時鐘頻率和工作電壓的平方成比例。將 ADSP-BF527 的電源電壓降低 25%，動態(tài)功耗會降低超過 40%。ADI 的許多 DSP 都具有類似特性。

圖 2. 具有 DVS 功能的 ADP2147 開關(guān)穩(wěn)壓器可實(shí)現(xiàn) ADSP-BF527 的高效運(yùn)行

改善負(fù)載瞬態(tài)后的恢復(fù)速度

如之前的兩個示例所示，使用 DVS 的常見原因是提高效率或降低損耗。但是，也存在其他一些有趣的應(yīng)用。許多系統(tǒng)都要求采用經(jīng)過精準(zhǔn)調(diào)節(jié)的電源電壓。對于圖 3 所示的電壓范圍，可以使用 1.2 V 內(nèi)核電壓。該電壓可以為 1.2 V ± 10%。在這個示例中，在靜態(tài)負(fù)載下和負(fù)載動態(tài)變化時都要保持電壓不變。如果將反饋控制設(shè)置在允許范圍的中間，一半范圍適用于靜態(tài)誤差源，也適用于負(fù)載瞬態(tài)之后的動態(tài)電壓變化。有一個小技巧，即在低負(fù)載時稍微提高輸出電壓，在高負(fù)載時稍微降低輸出電壓。在高負(fù)載情況下，有時會采用更低負(fù)載，此時一般出現(xiàn)小幅度電壓過沖。可以通過稍微降低高負(fù)載的設(shè)定點(diǎn)電壓，將這種電壓過沖保持在允許范圍內(nèi)，如圖 3 所示。左側(cè)為高負(fù)載，右側(cè)為低負(fù)載。

圖 3. 基于負(fù)載電流動態(tài)調(diào)節(jié)電源電壓

相反的情況自然也適用。當(dāng)負(fù)載較低時，它在某個時間點(diǎn)會上升?？赡軇討B(tài)出現(xiàn)電壓過沖。在低負(fù)載下，電壓稍微升高，因此仍保持在允許范圍內(nèi)。對于這種特性，通常稱之為電壓自動定位。

除了上述應(yīng)用外，還有許多其他應(yīng)用的動態(tài)變化電壓也是有利的。例如控制直流電機(jī)、操作執(zhí)行器，或驅(qū)動 Peltier 元件進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)。動態(tài)電壓調(diào)節(jié)是指動態(tài)調(diào)節(jié)生成的電壓，對于許多應(yīng)用，這種調(diào)節(jié)非常有幫助，甚至是必要的。特別是在數(shù)字控制電源中，DVS 很常見，也很容易實(shí)現(xiàn)。