數(shù)字電源實(shí)現(xiàn)的技術(shù)瓶頸問題分析

    目前數(shù)字電源依然存在高速/高精度的ADC技術(shù)問題（數(shù)字電源反饋輸入）;高速/高精度的電源PID調(diào)節(jié)或者其他算法的PWM調(diào)節(jié);高速/高精度的PWM輸出問題（數(shù)字電源DAC輸出）。

    很多的32位DSP/ARM片內(nèi)的高速10位、12位ADC，作為高速ADC采集可用于高頻開關(guān)電源，但是其信號(hào)輸入范圍一般是0~3.0/3.3V，工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)通常的模擬輸入范圍正負(fù)10V卻沒有任何一款DSP或者ARM片內(nèi)ADC能解決，只能在外端加入信號(hào)調(diào)理電路.ADI等少數(shù)幾家著名的模擬器件廠商的產(chǎn)品目錄中雖然有完全符合高速、高精度（16bit~18bit）、輸入信號(hào)范圍正負(fù)5V到正負(fù)10V的ADC產(chǎn)品，但是在中國(guó)大陸卻極少見到成功的產(chǎn)品應(yīng)用紀(jì)錄，這其中的問題恐怕只有正在調(diào)試這些器件的工程師們心里面清楚。

    高精度的電源PID調(diào)節(jié)或者其他算法的PWM調(diào)節(jié)在目前流行的32位DSP或者ARM處理器看來并不是個(gè)問題，但是如果要加上高速兩個(gè)字，很多軟件工程師恐怕就要皺眉頭了。以TI運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域的當(dāng)家花旦TMS320F2812為例，如果電源設(shè)備的開關(guān)頻率達(dá)到300KHz，在150MHz的系統(tǒng)頻率下，留給軟件工程師的任務(wù)是在500個(gè)DSP指令周期內(nèi)完成ADC輸入數(shù)據(jù)處理、電源PID函數(shù)調(diào)節(jié)等實(shí)時(shí)性要求最為苛刻的任務(wù)。如果要想避開電力電子器件在周期開通/關(guān)斷時(shí)造成的諧波，ADC在器件開通的中間時(shí)刻采樣，那么計(jì)數(shù)器采用UP-DOWN方式計(jì)數(shù)在計(jì)數(shù)周期值處同步觸發(fā)ADC采樣，這個(gè)時(shí)候軟件工程師的可利用DSP指令周期就只剩下可憐的250個(gè)了，電源PWM調(diào)節(jié)任務(wù)相當(dāng)艱巨！

    如果說ADC問題可以外擴(kuò)高速、高精度器件解決，電源PWM調(diào)節(jié)可以選用更高速度的DSP/ARM/FPGA來完成，那么最后一個(gè)高速/高精度的PWM輸出問題，也就是高速數(shù)字PWM的分辨率問題，就只能靠提供DSP/ARM/FPGA的國(guó)際大廠商解決了。其實(shí)數(shù)字PWM的分辨率在開關(guān)電源的中低頻范圍內(nèi)不成問題（這也是TI的C28XDSP能在電機(jī)驅(qū)動(dòng)、變頻器等領(lǐng)域大行其道的一個(gè)重要原因）;但是到了高頻開關(guān)電源，或者高精度電源領(lǐng)域，這個(gè)問題馬上就變得很突出了。為什么高頻、高精度數(shù)字開關(guān)電源國(guó)內(nèi)依然是一片空白，大家用數(shù)字PWM分辨率的計(jì)算公式算一算會(huì)很清楚。 <