芯耀
1
模擬電源和數(shù)字電源之爭已經(jīng)進(jìn)行了好多年，總體來說各有優(yōu)勢(shì)。模擬電源因?yàn)榘l(fā)展時(shí)間長，其設(shè)計(jì)為用戶所熟知，已經(jīng)積累了許多優(yōu)秀的資料、仿真工具包和應(yīng)用手冊(cè)。還有眾多廠商提供的大量低成本集成電路，其封裝了許多功能，從集成柵極驅(qū)動(dòng)器及開關(guān)到電流感應(yīng)和保護(hù)，因此模擬電源的市場占有率仍然偏高。但是數(shù)字電源有著自身固有的優(yōu)勢(shì)，模擬電源無法代替，因此在電源領(lǐng)域數(shù)字集成顯然是個(gè)趨勢(shì)。
各家模擬電源廠商也在數(shù)字電源領(lǐng)域不斷發(fā)力，力圖用最新的技術(shù)推動(dòng)這個(gè)數(shù)字電源市場的發(fā)展，預(yù)計(jì)全球數(shù)字功率半導(dǎo)體市場到2017年會(huì)增長到124億美元，服務(wù)器是數(shù)字電源的最大單一市場，從現(xiàn)在到2017年該領(lǐng)域的復(fù)合年度增長率將達(dá)44.8%。這一市場預(yù)期是否能如愿實(shí)現(xiàn)？要看技術(shù)的發(fā)展和推廣力度。Microchip在這一領(lǐng)域已經(jīng)深耕多年，如今又推出了dsPIC33EP“GS”系列數(shù)字信號(hào)控制器（DSC）產(chǎn)品，將數(shù)字電源性能向前推進(jìn)一步。
負(fù)載10%效率可達(dá)90%
上圖為CSCI效率要求圖，“縱軸是效率，橫軸是負(fù)載，在這里其實(shí)有2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，鈦金標(biāo)準(zhǔn)和鉑金標(biāo)準(zhǔn)。如果想達(dá)到最高的鈦金標(biāo)準(zhǔn)，就必須在負(fù)載達(dá)到50%的時(shí)候，實(shí)現(xiàn)效率達(dá)到96%。更為困難的是在負(fù)載10%的時(shí)候，效率達(dá)到90%。要想實(shí)現(xiàn)第二個(gè)目標(biāo)，如果采用模擬技術(shù)就非常困難。因此很多客戶轉(zhuǎn)用數(shù)字技術(shù)，也就是采用Microchip dsPIC單片機(jī)技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)在負(fù)載10%的時(shí)候效率達(dá)到90%?！盡icrochip 16位單片機(jī)部門產(chǎn)品營銷經(jīng)理 Tom Spohrer強(qiáng)調(diào)。
讓高可靠性系統(tǒng)處于“永遠(yuǎn)工作”狀態(tài)
很多設(shè)備需要一直處于工作狀態(tài)，比如服務(wù)器，它的停歇會(huì)給用戶帶來極差的用戶體驗(yàn)，如果你在雙十一正在搶商品忽然發(fā)現(xiàn)服務(wù)器停機(jī)了，想必你會(huì)非常懊惱，如果能夠?qū)μ熵埖姆?wù)進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，你會(huì)當(dāng)仁不讓畫上一個(gè)大大的差評(píng)。那么Microchip是怎樣做到的呢? dsPIC33EP‘GS’系列使用的是雙閃存分區(qū)的方式。現(xiàn)有代碼在第一個(gè)閃存分區(qū)運(yùn)行，更新的那部分代碼在第二閃存分區(qū)運(yùn)行。兩者之間的轉(zhuǎn)換時(shí)間可以在300納秒之內(nèi)完成。這樣的話就可以在PWM的中間實(shí)現(xiàn)。整個(gè)電力供應(yīng)過程不受任何影響，代碼更迭就已經(jīng)完成了。
多個(gè)現(xiàn)場選擇寄存器實(shí)現(xiàn)瞬時(shí)切換
以前的控制器只設(shè)有一個(gè)現(xiàn)場選擇寄存器，而這款設(shè)備設(shè)有三個(gè)，這樣就可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場選擇寄存器實(shí)現(xiàn)瞬時(shí)切換。補(bǔ)償器在ADC進(jìn)行中斷的過程當(dāng)中進(jìn)行計(jì)算，只有ADC當(dāng)中出現(xiàn)一個(gè)新值，中斷的時(shí)候就可以計(jì)算下一個(gè)PWM的值。從上圖看到總共有三個(gè)工作寄存器，有一個(gè)是正常使用的工作寄存器，還有另外兩個(gè)備用。當(dāng)一個(gè)ADC設(shè)定在某一個(gè)中斷服務(wù)級(jí)別的時(shí)候，比如說設(shè)定六級(jí)，一旦達(dá)到這一中斷服務(wù)級(jí)別水平時(shí)，就可以使用另外的寄存器。
Tom Spohrer 強(qiáng)調(diào)，“這種寄存器的設(shè)置方式之所以能夠提升整體性能，是因?yàn)樗軌蛱崆皩⑦@些數(shù)據(jù)進(jìn)行加載，而不用把新的值推送到現(xiàn)有的堆棧當(dāng)中來進(jìn)行計(jì)算，并且在這個(gè)過程中省去了很多內(nèi)容保存的時(shí)間。補(bǔ)償器速度最高能夠提高達(dá)到50%，這也顯著縮短了控制環(huán)的延遲，使得整個(gè)電源供應(yīng)的性能得以大幅度提升?！?/p>
三極點(diǎn)三零點(diǎn)補(bǔ)償器性能對(duì)比
如上圖，將新老兩款產(chǎn)品的性能進(jìn)行對(duì)比。“對(duì)于電力供應(yīng)來說關(guān)鍵的一點(diǎn)是從觸發(fā)到模擬信號(hào)、到PWM更新，這一段時(shí)間的速度到底有多快。對(duì)于第二代50兆赫茲的產(chǎn)品，它的ADC第一步轉(zhuǎn)化需要用600納秒，中間中斷服務(wù)100納秒，補(bǔ)償器計(jì)算大概是1.1微秒多，所以總共是不到2毫秒的速度。dsPIC33EP“GS” 系列產(chǎn)品是70兆赫茲，ADC速度比上一代產(chǎn)品快一倍。并且ISR介入的時(shí)間點(diǎn)比第二代產(chǎn)品更早，有一部分重合時(shí)間，所以在模擬信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換的時(shí)候，它就可以進(jìn)行中斷。同時(shí)，補(bǔ)償器的計(jì)算也比之前一代要快一倍。此外，還有現(xiàn)場選擇的計(jì)算器和更快的時(shí)鐘。因此，全新系列產(chǎn)品的運(yùn)行速度比上一代快兩倍以上?！?Tom Spohrer 補(bǔ)充。
除了以上優(yōu)勢(shì)之外，dsPIC33EP‘GS’系列包括多達(dá)5個(gè)12位ADC，可提供16Msps的總吞吐量和300納秒的ADC延遲。此外，dsPIC33EP“GS”器件的四個(gè)模擬比較器均配有12位DAC，用于精度要求更高的設(shè)計(jì)。兩個(gè)片上可編程增益放大器可用于電流檢測(cè)以及其他精密測(cè)量。而在新器件上集成這些高級(jí)模擬放大器可減少所需外部元件的數(shù)量，從而節(jié)省成本和電路板空間。
從DEMO演示中可以看出分界線的兩側(cè)波形十分平穩(wěn)，沒有出現(xiàn)波動(dòng)。
與非網(wǎng)原創(chuàng)內(nèi)容，謝絕轉(zhuǎn)載！
更多相關(guān)資訊，請(qǐng)參照：與非網(wǎng)Microchip專區(qū)。
