《電子技術(shù)應(yīng)用》
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實(shí)用電源設(shè)計(jì)Q & A系列之一:更具優(yōu)勢(shì)的AC-DC適配器充電器
來源:電源網(wǎng)
摘要: 實(shí)用電源設(shè)計(jì)Q & A系列之一:更具優(yōu)勢(shì)的AC-DC適配器充電器,。
關(guān)鍵詞: 電源管理 AC-DC 適配器 PWM
Abstract:
Key words :

Q1:該新型數(shù)字控制技術(shù)具體優(yōu)勢(shì)是什么,?

A1:優(yōu)勢(shì)主要是看用在什么功率上。如果是在低功率上,,優(yōu)勢(shì)主要是在它是用數(shù)字方式來實(shí)現(xiàn)初級(jí)的控制,,省略了次級(jí)的恒流電路、穩(wěn)壓電路,,也就是說用初級(jí)的方式能夠得到同樣的次級(jí)控制的效果,。另一個(gè)方面,能夠節(jié)約成本,,大家所知道的TL431,,光耦,運(yùn)算放大器等等,。

Q2:這種數(shù)控適配器能用在通訊系統(tǒng)里面嗎,?比如基站,容不容易引起反串干擾,?

A2:1692,,168?這些控制線是針對(duì)低功率的。對(duì)于基站來講,,功率是比較大的,,不推薦使用這種。

Q3:在做開關(guān)電源開機(jī)的時(shí)候會(huì)有“嚓”的一聲,,負(fù)載電阻滿功率老化的時(shí)候,,正常工作也會(huì)有“嗞嗞”的聲音,請(qǐng)問一般是什么原因造成的,,該怎樣解決,?

A3:一般來講,“嚓”的一聲是由磁性器件的磁性和線圈發(fā)出的,,也可能是由變壓器和電感產(chǎn)生的,;“磁磁磁”的聲音是由變壓器發(fā)出的,尤其是在反激變壓器里,,由于變壓器有儲(chǔ)能的緣故,。解決方案有兩種,第一要讓整個(gè)系統(tǒng)工作很平穩(wěn),,不要有大小波的出現(xiàn),。第二是在選用元器件時(shí),要減小電容的損耗值。具體情況因設(shè)計(jì)而定,。謝謝,!

Q4:請(qǐng)問數(shù)字控制技術(shù)設(shè)計(jì)指的是什么?是指PWM嗎,?

A4:數(shù)字控制技術(shù)是指內(nèi)部控制器采用數(shù)字的方式來做,。

Q5:ACDC適配器技術(shù)已經(jīng)非常成熟了,現(xiàn)有的PWM控制器如384X,、1203,、6841都能達(dá)到很好的性能,為什么iwatt還要在這個(gè)模擬領(lǐng)域介紹數(shù)字技術(shù),,該數(shù)字技術(shù)有何特殊性呢?或是能降低成本嗎,?

A5:技術(shù)的發(fā)展是永無止境的,,沒有任何一個(gè)產(chǎn)品或者技術(shù)是不可取代的。電源未來的發(fā)展更注重環(huán)保,,環(huán)保要求用等量的材料達(dá)到更高的效率,。小體積是直接的要求,當(dāng)然成本也是必要的考量,。在兼顧成本,、性能以及可靠性的同時(shí),傳統(tǒng)的PWM方案面臨挑戰(zhàn),,比如說如何實(shí)現(xiàn)毫瓦級(jí)的損耗,,再比如對(duì)于3、5W的手機(jī)充電器,,電阻和成本都是非常重要的,,更不要說PCB的大小以及其他的一些因素。從傳統(tǒng)的通用性來說,,PWM_IC不適合未來的發(fā)展,,對(duì)于不同的應(yīng)用設(shè)計(jì)出優(yōu)化的系統(tǒng)解決方案才是長(zhǎng)久之計(jì)。iwatt的方案是具有針對(duì)性的系統(tǒng)方案,,并進(jìn)而采用數(shù)字控制技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化處理,。比如對(duì)于不同的輸入電壓和負(fù)載,控制芯片會(huì)調(diào)整開關(guān)頻率和狀態(tài),,以維持高效,、恒流和恒壓。對(duì)于3W的手機(jī)充電器,,我們提出了緣邊控制技術(shù),,無需傳統(tǒng)次級(jí)的控制電路,能實(shí)現(xiàn)比傳統(tǒng)的控制技術(shù)更好的效果,。比如,,在傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案中,,如果采樣電阻短路,電源只能工作在一個(gè)恒功率狀態(tài),,在不同輸入電壓下,,功率往往不一樣;我們的方案是不管任何元器件的開,、短路皆能有效的控制輸出的電流不超過額定的電壓和電流,。因?yàn)閿?shù)字技術(shù)具有記憶和智能判斷的能力,與傳統(tǒng)的比較,,這是我們的優(yōu)勢(shì),。

Q6:請(qǐng)問DC適配器充電器的新型數(shù)字控制方法現(xiàn)在的成熟度怎么樣?到哪一個(gè)階段呢,?

A6:如果把數(shù)字控制器在電源發(fā)展看作RC的單一激勵(lì)震蕩來看,,iwatt技術(shù)已進(jìn)入穩(wěn)定的數(shù)字發(fā)展階段。Iwatt是最早開發(fā)數(shù)字電源控制的公司,,始于2000年,。目前采用我們數(shù)字控制芯片在產(chǎn)品以及全世界大批量的應(yīng)用開始于2005年。現(xiàn)在越來越多的公司加入這一行業(yè),,尤其是緣邊控制方案?,F(xiàn)在市場(chǎng)上推出不少于五款的緣邊控制IC,當(dāng)然,,在DC/DC領(lǐng)域,,數(shù)字控制方案可以說非常普遍的,也是非常多的,??梢灶A(yù)見,數(shù)字電源的發(fā)展將會(huì)對(duì)傳統(tǒng)電源工業(yè)的發(fā)展具有非常重要的影響,。

Q7:請(qǐng)談?wù)剶?shù)字技術(shù)在開關(guān)電源應(yīng)用方面的現(xiàn)狀和未來發(fā)展,,及其所具有的突出優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)?

A7:這個(gè)是一個(gè)通用的問題,,并不是針對(duì)我們公司的產(chǎn)品,,所以我就說一下在這個(gè)行業(yè)數(shù)字控制的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)體現(xiàn)在那些方面。從優(yōu)點(diǎn)來講,,大概有七點(diǎn):第一點(diǎn)是它的監(jiān)測(cè),。比如說監(jiān)測(cè)電源的電壓變化、電流變化,、溫度的變化,,這些變化隨著時(shí)間而改變。當(dāng)電源在運(yùn)行時(shí),電壓會(huì)發(fā)生很多變化,,這就是檢測(cè)的功能,。在傳統(tǒng)的模擬電源里很容易實(shí)現(xiàn);第二點(diǎn)是通訊功能,。大部分電子設(shè)備都是以數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)的,,有了數(shù)字接口,通訊起來非常簡(jiǎn)單,;接下來是控制的技術(shù),。電源從根本上來講就是一個(gè)開和一個(gè)關(guān),信號(hào)本身就一個(gè)數(shù)字的信號(hào),,所以對(duì)于數(shù)字技術(shù)來說,,需要數(shù)字來控制系統(tǒng)是自然的;第四點(diǎn)是配置問題,。它能動(dòng)態(tài)的檢測(cè)系統(tǒng)的參數(shù),,就像在系統(tǒng)運(yùn)行的過程中,隨著負(fù)載的變化,,輸出的電流是變大還是變小,系統(tǒng)對(duì)穩(wěn)定性或者環(huán)路的參數(shù)來講是有變化的,;對(duì)數(shù)字技術(shù)來講,,可以檢測(cè)到當(dāng)前的系統(tǒng)到底運(yùn)行在什么樣的狀態(tài),輸出的功率是多少,,那么當(dāng)前系統(tǒng)的模型就是什么狀態(tài),。從控制的角度來講,可以變化參數(shù),;保護(hù)功能也很重要,,保護(hù)功能也是一個(gè)數(shù)字的信號(hào),也就是說PT是不是過熱了,,是不是過壓了,,是不是應(yīng)該先把它關(guān)掉,或者說它什么時(shí)候安全了,,再把它打開,;第六點(diǎn)是檢測(cè)問題。如果系統(tǒng)發(fā)生了問題,,從某種角度來講,,只能通過示波器或萬(wàn)用表測(cè)量,從外圍的設(shè)備來檢測(cè)到底是什么問題,。對(duì)于數(shù)字技術(shù),,很多信號(hào)都是在數(shù)字內(nèi)部已經(jīng)表現(xiàn)出來,如果有其他設(shè)備的檢測(cè)接口,就可以直接把這個(gè)問題說出來,。從系統(tǒng)的角度來講,,如果一個(gè)系統(tǒng)有兩個(gè)電源,當(dāng)電源出了問題,,可以告訴系統(tǒng)到底是哪個(gè)電源出了問題,,如果系統(tǒng)有很多電源或很多輸出,哪個(gè)電壓需要先進(jìn)行,,哪個(gè)電壓需要后進(jìn)行,,這是一個(gè)順序的問題,這些問題都可以通過數(shù)字技術(shù)實(shí)現(xiàn),。這些就是數(shù)字電源的優(yōu)勢(shì),。從劣勢(shì)來講,因現(xiàn)在市場(chǎng)上數(shù)字電源還不是很廣泛,,從元器件的角度來講,,像模擬的控制芯片,比如3842,、3843很多廠商都在生產(chǎn),,但是生產(chǎn)出來的產(chǎn)品并不是一樣的,所以在通用性問題或者成本問題上,,很多設(shè)計(jì)人員都有一些顧慮,。從設(shè)計(jì)的本身來講,并不是那么廣泛和完善,。有些設(shè)計(jì)人員擔(dān)心,,我們?cè)O(shè)計(jì)的數(shù)字芯片是不是把以前的模擬的概念都忘記了,是不是我要學(xué)很多編程,,從目前來看這也是一個(gè)比較劣勢(shì)的地方,。從我們公司的角度出發(fā),另外從iwatt的產(chǎn)品來看,,我們希望提供一個(gè)低成本,,并且非常容易設(shè)計(jì),也就是說并不需要大家去編程,,并不需要大家了解到底內(nèi)部數(shù)字是怎么樣去實(shí)現(xiàn),,設(shè)計(jì)的時(shí)候只需要像傳統(tǒng)的芯片一樣,以傳統(tǒng)芯片的眼光,,從模擬的角度去看這個(gè)芯片怎么設(shè)計(jì),。在這個(gè)過程就能體會(huì)數(shù)字設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)在哪里。

Q8:iWatt的IC是怎樣獲得動(dòng)態(tài)控制的,,它與傳統(tǒng)的方案相比怎樣,?

A8:談到動(dòng)態(tài)控制,,一個(gè)很大的特點(diǎn)是原邊控制。與傳統(tǒng)的方案相比區(qū)別在于,,傳統(tǒng)的方案不管是輸出電壓還是輸出電流都要通過副邊的檢測(cè)來控制原邊MOS管的開通和關(guān)斷,,所以通過端口傳到原邊的信號(hào)并不是真實(shí)的輸出電壓或者輸出電流,而是一個(gè)誤差性或是一個(gè)得到補(bǔ)償?shù)恼`差信號(hào),。原邊控制,,可以從原邊及時(shí)的檢測(cè)到它的輸出電壓以及輸出電流。輸出電壓和輸出電流已經(jīng)及時(shí)的存在于數(shù)字單元里面,,在每一個(gè)開關(guān)周期內(nèi),,都可以及時(shí)的獲得輸出電壓到底是多少,所要控制的輸出電流在的狀態(tài),,甚至它的輸出功率是什么狀態(tài),,所以反應(yīng)就能在下一個(gè)周期里體現(xiàn)出來。這是與傳統(tǒng)方案相比它可以達(dá)到的一個(gè)及時(shí)的,,高性能的動(dòng)態(tài)功能,。

Q9:什么是實(shí)時(shí)波形分析?

A9:談到實(shí)施波形分析,,不可避免的要談到原邊控制,。原邊控制跟副邊控制本質(zhì)上的區(qū)別是如果采用傳統(tǒng)的副邊控制來檢測(cè)副邊的輸出電壓和輸出電流,必然是已經(jīng)通過整流,、濾波以后的輸出電壓,,它是一個(gè)非常穩(wěn)定的DC電壓,并不是交流電壓,。因?yàn)殡妷悍浅7€(wěn)定,所以任何時(shí)候讀取都可以,,也就是說在開關(guān)周期的任何一點(diǎn)去讀取這個(gè)電壓都不會(huì)相差非常大,。變壓器本身是一個(gè)交流能量傳遞的器件,直流的信號(hào)沒有辦法穿過變壓器的傳遞副邊,。在原邊來檢測(cè)的話,,檢測(cè)到的必然是一個(gè)交流的信號(hào),從設(shè)計(jì)的方面來看,,采集的信號(hào)從變壓器的繞組來采集這樣一個(gè)反饋的信號(hào),。變壓器反饋的這個(gè)繞組的信號(hào)它反映的是輸出電壓,但是它并不等于輸出電壓,,而且它是一個(gè)交流信號(hào),。那么到底在一個(gè)什么地方應(yīng)該采這樣一個(gè)電壓?隨著不同的功率變化,,不同的輸出變化,,到底是恒壓控制還是恒流控制,,在各種狀態(tài)下,到底怎樣取得這么一個(gè)最準(zhǔn)確的采集點(diǎn),,這就是iwatt公司最具優(yōu)勢(shì)的,,也就是我們申請(qǐng)專利的一個(gè)非常好的數(shù)字技術(shù)。我們通過原邊來控制這么一個(gè)數(shù)字技術(shù)就可以達(dá)到非常精確的恒壓和恒流的控制,。所謂的實(shí)時(shí)控制,,就是說在每一個(gè)周期,都對(duì)變壓器上的波形每一點(diǎn)都進(jìn)行分析,,通過對(duì)交流波形的實(shí)時(shí)分析,,我們要不停的尋找一個(gè)最佳的點(diǎn)去采集這個(gè)電壓。同時(shí),,通過實(shí)時(shí)的分析就知道系統(tǒng)工作開通到底在多少時(shí)間,,關(guān)斷到底在多少時(shí)間,還有變壓器的磁恢復(fù)到底是多少時(shí)間,,這些都是每個(gè)周期動(dòng)態(tài)的實(shí)現(xiàn),。一個(gè)更重要的方面,因?yàn)樗械淖儔浩鞫紩?huì)有非常大的噪音的,,沒有那么平滑,,那么利用數(shù)字技術(shù)實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)的濾波,根據(jù)系統(tǒng)它的噪音到底應(yīng)該是多大,,怎樣把這些噪音濾掉,,怎么樣會(huì)把原始的準(zhǔn)確的輸出電壓、輸出電流還原出來,,這就是我們所做的一個(gè)實(shí)時(shí)的波形分析,。

Q10:電壓檢測(cè)端的電容對(duì)該芯片有沒有電氣影響?

A10:假設(shè)電壓檢測(cè)端的電容是一個(gè)電壓檢測(cè)點(diǎn),。有兩個(gè)部分,,一是在初級(jí)的Vin的部分,一個(gè)小濾波電容,。濾波電容是用來濾掉一些雜質(zhì),,電容的存在是需要的。目前的數(shù)值是470pF~nF之間,。還有一個(gè)電容是在Vsense腳,,電容是幾十皮法來做的,也是用來濾掉那些雜質(zhì),。

Q11:初級(jí)控制架構(gòu)是否對(duì)變壓器的結(jié)構(gòu)及繞制工藝有很高的要求,?

A11:不會(huì)。首先,,恒壓部分檢測(cè)到的電壓點(diǎn)并不會(huì)受初級(jí)漏感所影響,,電路里面,,芯片內(nèi)部有一個(gè)緣回電路會(huì)讀取檢測(cè)到電壓后緣點(diǎn),前面的漏感電壓將會(huì)被排斥掉,。恒流時(shí),,是以工作的waste time來計(jì)算,從而計(jì)算它的CC恒流的位置,。恒流的位置也受初級(jí)的檢測(cè)電阻控制,,所以變壓器的電感值或漏感值并不會(huì)影響到它CB時(shí)候的精確值或者是CC電流的恒定值。

Q12:使用數(shù)字控制器對(duì)于變壓器的設(shè)計(jì)是否有什么特殊注意事項(xiàng),?如果系統(tǒng)因?yàn)樗矐B(tài)外部條件變化而進(jìn)入連續(xù)工作模式,,系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)什么情況?

A12:從數(shù)字控制器本身來講,,對(duì)變壓器沒什么要求,。對(duì)初級(jí)控制來講,檢測(cè)點(diǎn)是當(dāng)變壓器復(fù)位之后去檢測(cè)這,,從理論上講,,對(duì)變壓器的整個(gè)要求不是很高。第二,,這個(gè)理論的成立是在非連續(xù)狀態(tài)下工作,,也就是說,出現(xiàn)任何一種情況,,它都不會(huì)進(jìn)入連續(xù)模式,,如果進(jìn)入連續(xù)模式就是不正常的,系統(tǒng)會(huì)進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)而關(guān)閉,。

Q13:數(shù)字處理要消耗一定的時(shí)間,會(huì)對(duì)性能造成影響嗎?如何解決?

A13:數(shù)字處理確實(shí)要消耗一定的時(shí)間,,但是這個(gè)時(shí)間并不是一個(gè)絕對(duì)的時(shí)間。我們知道數(shù)字處理最重要的是它是一個(gè)時(shí)鐘,,那么它時(shí)鐘是多少,?因?yàn)槲覀償?shù)字處理的時(shí)間并不是說我做一個(gè)計(jì)算,做一個(gè)加法,、做一個(gè)除法,,它到底是一個(gè)微妙,、一個(gè)納秒,,我們并不是絕對(duì)的講這個(gè)時(shí)間,我們所講的是它需要幾個(gè)數(shù)字時(shí)鐘,。在設(shè)計(jì)芯片的時(shí)候,,數(shù)字時(shí)鐘它所設(shè)計(jì)的速度是允許我們?cè)谧羁斓墓ぷ黝l率下完成所有的計(jì)算,在每一個(gè)周期里面都能完成的信息處理,,然后控制下一個(gè)周期的工作,。

Q14:芯片是怎樣進(jìn)行輸出電流檢測(cè)的,?

A14:輸出電流檢測(cè)并不在輸出檢測(cè)或者副邊檢測(cè),而是在初級(jí)部分的原邊檢測(cè),。是由晶片根據(jù)它所看到的初級(jí)Bias-Winding的電壓波形做分析,,然后記下時(shí)間,得出適當(dāng)?shù)腜導(dǎo)鏈的通導(dǎo)時(shí)間,,從而控制能量的要求,。

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