電壓調(diào)節(jié)器的反饋和補(bǔ)償

由于帶有負(fù)反饋的控制回路，傳統(tǒng)電源和穩(wěn)壓器能夠產(chǎn)生穩(wěn)定的輸出電壓。正確實(shí)施負(fù)反饋的主要挑戰(zhàn)是提供與反饋網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的正確頻率補(bǔ)償。電壓調(diào)節(jié)器的初始實(shí)現(xiàn)采用用于控制和反饋電路的模擬電路。后來的技術(shù)改進(jìn)使數(shù)字電路幾乎取代了穩(wěn)壓器和電源中的所有模擬功能。數(shù)字電路的結(jié)合允許開發(fā)自動(dòng)補(bǔ)償算法以減輕電源設(shè)計(jì)工程師的負(fù)擔(dān)。自動(dòng)補(bǔ)償是對(duì)傳統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的重大改進(jìn)，但由于電路要求確定補(bǔ)償參數(shù)，仍然存在一些限制。數(shù)字電壓調(diào)節(jié)器控制器的最新發(fā)展創(chuàng)造了“無補(bǔ)償”拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。這些無補(bǔ)償設(shè)計(jì)提供了出色的電壓調(diào)節(jié)，同時(shí)消除了與確定補(bǔ)償參數(shù)相關(guān)的問題。

模擬電壓調(diào)節(jié)器

模擬電壓調(diào)節(jié)器要求設(shè)計(jì)工程師確定補(bǔ)償電阻的值然后將這些元件焊接到PCB上。離散補(bǔ)償組件的選擇，放置和修改增加了電力輸送設(shè)計(jì)的延遲和風(fēng)險(xiǎn)。一些供應(yīng)商通過允許用戶選擇單個(gè)電阻器和單個(gè)電容器來補(bǔ)償調(diào)節(jié)器，從而簡(jiǎn)化了補(bǔ)償元件選擇過程。雖然此選項(xiàng)簡(jiǎn)化了用戶任務(wù)，但它降低了電源的最終負(fù)載電流瞬態(tài)行為可接受的可能性。模擬電壓調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)是一個(gè)手動(dòng)密集型過程，因此帶來了不良風(fēng)險(xiǎn)和成本。

圖1：模擬開關(guān)電壓調(diào)節(jié)器

帶有數(shù)字封裝器的模擬穩(wěn)壓器

當(dāng)IC供應(yīng)商為模擬穩(wěn)壓器添加數(shù)字封裝器時(shí)，配置，控制和監(jiān)控某些特性的優(yōu)勢(shì)在于電源。選擇帶有數(shù)字包裝的模擬電壓調(diào)節(jié)器可以改善傳統(tǒng)模擬電壓調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)和延遲，但與補(bǔ)償元件相關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)和成本仍然存在。

圖2：具有“數(shù)字包裝”的模擬開關(guān)穩(wěn)壓器

數(shù)字穩(wěn)壓器

數(shù)字穩(wěn)壓器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以為用戶提供完整的可配置性，可控性和監(jiān)控能力通過軟件接口供電。許多數(shù)字電壓調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)方式允許用戶選擇比例，積分和微分（PID）抽頭系數(shù)而不是物理補(bǔ)償元件，以便為電壓調(diào)節(jié)器反饋環(huán)路提供補(bǔ)償。利用這些拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，可以消除焊接（以及拆焊和再焊接）離散補(bǔ)償電阻器和電容器的風(fēng)險(xiǎn)和延遲，因?yàn)镻ID系數(shù)作為軟件功能輸入和更改。軟件補(bǔ)償技術(shù)減少了與焊接組件相關(guān)的許多延遲和風(fēng)險(xiǎn)，但設(shè)計(jì)工程師仍需要具備豐富的補(bǔ)償理論知識(shí)才能生成優(yōu)化設(shè)計(jì)。

圖3：數(shù)字開關(guān)穩(wěn)壓器

具有自動(dòng)補(bǔ)償功能的數(shù)字穩(wěn)壓器

數(shù)字穩(wěn)壓器的最新進(jìn)展包括采用自動(dòng)補(bǔ)償拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，無需使用用戶具備補(bǔ)償技術(shù)方面的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)。這些調(diào)節(jié)器能夠在向調(diào)節(jié)器供電時(shí)或在軟件命令被發(fā)送到單元以重新計(jì)算補(bǔ)償?shù)娜魏纹渌麜r(shí)間確定電路的最佳補(bǔ)償（Kp，Ki和Kd的值）。自動(dòng)補(bǔ)償消除了與需要設(shè)計(jì)工程師確定補(bǔ)償值的拓?fù)湎嚓P(guān)的成本，風(fēng)險(xiǎn)和延遲。

圖4：數(shù)字PID補(bǔ)償器

通過無補(bǔ)償設(shè)計(jì)再次實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償

對(duì)于那些提供自動(dòng)補(bǔ)償?shù)母呒?jí)數(shù)字電壓調(diào)節(jié)器拓?fù)?，完全不需要補(bǔ)償。 CUI提供基于免補(bǔ)償技術(shù)的數(shù)字負(fù)載點(diǎn)（POL）模塊系列; NDM3Z-90 POL模塊是最新的例子。這些模塊通過逐周期監(jiān)控和調(diào)整輸送到負(fù)載的電荷來確定負(fù)載電流瞬態(tài)響應(yīng)。該技術(shù)允許電壓調(diào)節(jié)器在不使用反饋環(huán)路補(bǔ)償?shù)那闆r下優(yōu)化調(diào)節(jié)器的每個(gè)開關(guān)周期的負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)。由于負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)中涉及的低延遲，無補(bǔ)償拓?fù)涫且豁?xiàng)卓越的技術(shù)。除了傳統(tǒng)的較慢信號(hào)路徑之外，通過在補(bǔ)償器中實(shí)現(xiàn)更快的信號(hào)路徑來實(shí)現(xiàn)低延遲。逐周期電荷輸送架構(gòu)還結(jié)合了非線性瞬態(tài)響應(yīng)特性，以提供POL模塊的優(yōu)異輸出電壓調(diào)節(jié)，與使用更傳統(tǒng)的反饋環(huán)路補(bǔ)償所能實(shí)現(xiàn)的相比。低延遲和非線性瞬態(tài)響應(yīng)技術(shù)的一個(gè)好處是減少了所需的輸出去耦電容。去耦電容提供的瞬態(tài)控制頻率高于穩(wěn)壓器可以響應(yīng)的頻率。無補(bǔ)償架構(gòu)的低延遲和非線性瞬態(tài)響應(yīng)擴(kuò)展了電壓調(diào)節(jié)器的有效頻率范圍，從而最大限度地減少了實(shí)現(xiàn)數(shù)字POL模塊所需瞬態(tài)響應(yīng)所需的去耦電容的數(shù)量，面積和成本。/p>

圖5：無補(bǔ)償數(shù)字補(bǔ)償器

無電源專業(yè)技術(shù)的卓越電力輸送解決方案

補(bǔ)償自從純模擬設(shè)計(jì)中采用手動(dòng)“試錯(cuò)法”以來，技術(shù)已經(jīng)走過了漫長(zhǎng)的道路。為當(dāng)今先進(jìn)的半導(dǎo)體供電的復(fù)雜性以及越來越短的設(shè)計(jì)周期推動(dòng)了補(bǔ)償方法的發(fā)展。許多CUI數(shù)字電源模塊采用了最新的補(bǔ)償技術(shù)，再加上CUI提供的易于使用的圖形用戶界面，現(xiàn)在可以實(shí)現(xiàn)快速的設(shè)計(jì)周期，而無需先進(jìn)的電源知識(shí)。