數(shù)字化技術(shù)帶來(lái)通信電源的改變

通信電源已進(jìn)入了全數(shù)字化的階段，整流器模塊的所有模擬信號(hào)經(jīng)過(guò)采樣電路后，送入到DSP中，DSP根據(jù)系統(tǒng)的要求與條件對(duì)PFC與DC/DC部分直接輸出PWM信號(hào)，驅(qū)動(dòng)功率電路的輸出。從圖1中可以看出，系統(tǒng)的整個(gè)控制全部在DSP中進(jìn)行處理，包括有模擬信號(hào)，IO信號(hào)，CAN通信，PWM輸出等等。

功率變換的性能提升

通信電源全數(shù)字化的一個(gè)重要標(biāo)志就是對(duì)功率變換電路的數(shù)字化控制。如圖1，交流輸入電壓、輸入電流，PFC輸出電壓，DC輸出電壓，源邊電流等都采樣到DSP中。控制硬件電路大大簡(jiǎn)化，僅需要采樣電路與驅(qū)動(dòng)電路，其余的控制部分全部在DSP中用軟件進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。這樣給控制的實(shí)現(xiàn)帶來(lái)了更大的靈活性，同時(shí)因?yàn)檐浖?shí)現(xiàn)，減少器件數(shù)目，消除模擬控制技術(shù)的器件離散性和溫度漂移等的影響，保證每個(gè)模塊均達(dá)到最優(yōu)指標(biāo)，提高通信電源可靠性。

對(duì)控制電路的數(shù)字化，可以實(shí)現(xiàn)模擬方式難以實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜控制機(jī)制，引入新的控制策略，提高產(chǎn)品的性能。比如在DC/DC部分采用諧振電路時(shí)，根據(jù)負(fù)載變化，改變開(kāi)關(guān)方式，保持諧振模式工作，提高效率?？梢葬槍?duì)不同的負(fù)載情況時(shí)采用不同的控制策略，從而提高性能。使用同步整流可降低損耗，數(shù)字方式可以精確的控制死區(qū)時(shí)間，提高效率。對(duì)相同硬件拓?fù)?，可以采用新的控制環(huán)路結(jié)構(gòu)，并且通過(guò)軟件編程來(lái)實(shí)現(xiàn)，比如非線性控制，滑?？刂?，對(duì)功率變換電路的數(shù)字控制，帶來(lái)了靈活的控制策略，可以針對(duì)性能的某一指標(biāo)進(jìn)行改善，比如改變開(kāi)關(guān)頻率改善EMI指標(biāo)。而模擬方式實(shí)現(xiàn)則相當(dāng)困難，并且數(shù)字方式實(shí)現(xiàn)起來(lái)并不會(huì)導(dǎo)致硬件電路的復(fù)雜化帶來(lái)的成本提高與可靠性的降低。

全面的系統(tǒng)監(jiān)

因?yàn)橄到y(tǒng)的所有模擬與邏輯信號(hào)都在DSP中進(jìn)行了數(shù)字化的處理，系統(tǒng)的所有數(shù)據(jù)與狀態(tài)都可以全面的掌握。也就可以更加準(zhǔn)確的對(duì)各種故障進(jìn)行判斷，使系統(tǒng)出現(xiàn)故障是可以準(zhǔn)確的進(jìn)行定位和及時(shí)的對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)。并且可以根據(jù)故障的情況，做出合適的措施進(jìn)行自恢復(fù)，可以盡可能的讓系統(tǒng)工作，保證正常的輸出。系統(tǒng)不僅僅是對(duì)故障做出保護(hù)，還可以對(duì)模塊的運(yùn)行情況做出實(shí)時(shí)的監(jiān)控與調(diào)整，在問(wèn)題發(fā)生前就可以采取措施防止故障的出現(xiàn)。比如可以根據(jù)環(huán)境溫度的改變，及時(shí)調(diào)整模塊的功率輸出，使模塊可以在較寬的溫度范圍保證輸出的連續(xù)。同時(shí)也可以調(diào)節(jié)風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，合理的降低噪聲，減少模塊的能耗。

提供更多準(zhǔn)確的信息

系統(tǒng)的所有信息都已數(shù)字化，這樣就為各種參數(shù)的獲取提供了方便，只要經(jīng)過(guò)相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理與運(yùn)算就可以得到期望的數(shù)據(jù)。比如交流輸入電壓，電流，有功功率，功率因數(shù)，PFC輸出母線電壓等等數(shù)據(jù)。對(duì)數(shù)據(jù)的濾波，誤差的校正處理全部數(shù)字化，由軟件進(jìn)行處理，減少了硬件濾波電路，計(jì)算電路，并且軟件可以實(shí)現(xiàn)硬件難以處理的運(yùn)算，可以獲得更多，更準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。

簡(jiǎn)單穩(wěn)定的并聯(lián)

模塊間的并聯(lián)也采用數(shù)字方式實(shí)現(xiàn)，不再需要單獨(dú)的均流電路與均流總線。均流信息都通過(guò)通信的方式，將均流數(shù)據(jù)發(fā)送到各個(gè)模塊。各個(gè)模塊通過(guò)通信端口接收到均流數(shù)據(jù)后，經(jīng)過(guò)DSP中的均流控制，直接改變DC/DC的驅(qū)動(dòng)，使系統(tǒng)穩(wěn)定可靠的均流。因?yàn)閿?shù)字化后，通過(guò)通信發(fā)送數(shù)據(jù)，可以保證模塊獲取完全一致的均流數(shù)據(jù)，避免了模擬系統(tǒng)各個(gè)模塊間均流電路的誤差，提高均流精度。同時(shí)，因?yàn)槟K的全數(shù)字化，有更完善的故障檢測(cè)機(jī)制，可保證故障模塊的安全退出，不會(huì)影響系統(tǒng)的并聯(lián)工作。

靈活可靠的通信

模塊提供CAN通信接口，這是一種多主從的總線。各個(gè)模塊都可以主動(dòng)發(fā)送數(shù)據(jù)，有廣播與點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信方式。通信速率高達(dá)1Mbit/s，高抗電磁干擾性，而且能夠檢測(cè)出產(chǎn)生的任何錯(cuò)誤，適合于實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)。基于CAN總線，模塊之間，以及模塊與監(jiān)控單元間的通信都可以完成。模塊可以主動(dòng)上傳數(shù)據(jù)給監(jiān)控單元，監(jiān)控單元也可以廣播發(fā)送命令，提高了效率和實(shí)時(shí)性。

模塊在線升級(jí)

由圖1可以看到，整個(gè)系統(tǒng)的功率電路控制、繼電器控制、通信、檢測(cè)等等，都在DSP中由軟件進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)功能的增減，性能的提升都可以通過(guò)修改軟件得以實(shí)現(xiàn)。通過(guò)CAN通信接口可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)軟件的在線更新，快速的實(shí)現(xiàn)功能的改進(jìn)，使通信電源系統(tǒng)可以滿(mǎn)足更多的應(yīng)用場(chǎng)合。為電源技術(shù)的持續(xù)演進(jìn)提供了便利的手段。

系統(tǒng)的智能化提升

整流器模塊功能智能化與系統(tǒng)智能化的有效結(jié)合，充分提高模塊與系統(tǒng)的效率與可靠性。模塊可以對(duì)更多的異常進(jìn)行綜合的判斷，而不是模擬方式簡(jiǎn)單的比較。比如溫度傳感器失效時(shí)，溫度可能會(huì)很高，常規(guī)處理，將會(huì)過(guò)溫保護(hù)，而系統(tǒng)不能工作。采樣數(shù)字化處理后，DSP可以判斷出是傳感器失效，而不是溫度真的升高，僅給出告警信號(hào)，保持模塊的繼續(xù)運(yùn)行。模塊與監(jiān)控配合更加全面，不需要知道模塊機(jī)號(hào)等標(biāo)識(shí)信息，只需在模塊上按下一個(gè)按鈕，就可以獲取這個(gè)模塊的全部信息。

通信電源的全面數(shù)字化，帶來(lái)了通信電源性能，可靠性、功能的提升，電源更加智能化，對(duì)各種應(yīng)用場(chǎng)合有更好的適應(yīng)性。隨著數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，通信電源會(huì)達(dá)到更高的效率，更加可靠和易于使用。