數(shù)字功率轉(zhuǎn)換
支持交流電源寬輸出頻率范圍(通常高于30kHz)所需的較高PWM開(kāi)關(guān)速度使得使用DSP提供所有控制功能變得困難。隨著DSP技術(shù)在性能和成本方面的最新進(jìn)展,支持這些開(kāi)關(guān)頻率的交流電源設(shè)計(jì)的全數(shù)字實(shí)現(xiàn)現(xiàn)在是可行的。
全數(shù)字控制優(yōu)勢(shì)
使用關(guān)鍵功率轉(zhuǎn)換級(jí)的全數(shù)字控制消除了大量與模擬元件和控制電路相關(guān)的公差和變化。此外,在PWM開(kāi)關(guān)頻率下以周期為基礎(chǔ)實(shí)時(shí)監(jiān)控和控制開(kāi)關(guān)事件的能力,對(duì)可能發(fā)生的負(fù)載或線路感應(yīng)異常提供了更好的保護(hù)。這種級(jí)別的保護(hù)不再受模擬濾波和平均的影響,這會(huì)在傳統(tǒng)電源設(shè)計(jì)中引入延遲。
這些改進(jìn)允許進(jìn)行以下拓?fù)涓模?/strong>
將用于隔離的交流輸入變壓器更換為有源功率因數(shù)校正的交流/直流轉(zhuǎn)換級(jí),然后更換帶有電流隔離的甚高頻直流/直流轉(zhuǎn)換級(jí),可顯著減小輸入級(jí)部件的尺寸和重量。
用單個(gè)高輸出電壓逆變器替換任何輸出變壓器或串聯(lián)/并聯(lián)輸出逆變器級(jí),既支持低壓/大電流要求,也支持高壓/低電流要求。
這種基于數(shù)字控制的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖3所示。
圖3 數(shù)字交流電源拓?fù)?/p>
使用全數(shù)字控制具有許多優(yōu)點(diǎn):
1、由于消除了輸入和輸出變壓器,重量更小,尺寸更小,
2、更高的功率密度和更低的損耗,這是由于提高了效率和更高的開(kāi)關(guān)頻率,從而減小了輸出濾波器電感的尺寸,
3、由于更高的PWM開(kāi)關(guān)速度和改進(jìn)的數(shù)字濾波,降低了輸出開(kāi)關(guān)噪聲,
4、更寬的交流電壓輸入范圍,帶有源功率因數(shù)校正,以及恒定功率輸出電壓范圍適用于更寬的工作區(qū)域,同時(shí)消除了雙輸出范圍和相關(guān)范圍切換的需要。
其他設(shè)計(jì)創(chuàng)新
使用來(lái)自不同行業(yè)背景的經(jīng)驗(yàn)豐富的工程師團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)干凈的板材設(shè)計(jì),在設(shè)計(jì)和施工方面帶來(lái)了一些額外的創(chuàng)新。舉幾個(gè)例子:
1、通過(guò)使用機(jī)械分層結(jié)構(gòu)和板之間的直接互連,消除容易發(fā)生故障的帶狀電纜和組件之間的互連;
2、單個(gè)高熱質(zhì)量散熱器,兼作整個(gè)機(jī)組的結(jié)構(gòu)機(jī)械支撐,以實(shí)現(xiàn)最大冷卻的低氣流,并降低可聽(tīng)見(jiàn)的風(fēng)扇噪音;
3、使用多個(gè)聯(lián)網(wǎng)DSP劃分關(guān)鍵功能,同時(shí)提供更高級(jí)別的冗余;
4、多個(gè)DSP之間的高速差分模式串行通信總線,以增強(qiáng)抗噪性;
5、主動(dòng)并聯(lián)、主/輔助、菊花鏈控制接口,允許通過(guò)并聯(lián)連接多個(gè)電源配置更高功率系統(tǒng);
6、直流耦合輸出模式,具有獨(dú)特的直流偏移減少控制電路,用于在交流模式下實(shí)現(xiàn)最小直流偏移;