实现数字电源转换的方法
来源： 作者： 发布时间：2015-04-01 10:25:20 浏览量：图3给出了一个用于监测电流的电流检测电阻器的实例电路。在这个电路中，只有当晶体管导通时，才能检测到电流。典型的ADC模块不能精确地使采样保持电路在适当的时间进行一次采样。如果应用需要多个电路进行检测，那么这个ADC就不理想。SMPS dsPIC DSC的片上ADC模块可提供独立的采样保持电路，可以进行彼此独立的采样。因此，它可以在准确的时刻监控电压或电流，有助于实现事件瞬时(event transitory)信号的采样，并降低系统成本。此外，SMPS dsPIC器件的片电感厂家上ADC可以进行异步采样，有助于支持PFC(70 kHz)和DC/DC(250 kHz)等不同频率的多控制环路运行。
6 模拟比较器改进数字SMPS设计
因为ADC不能继续不断地监控信号，所以只能以高达每秒兆次采样(MSPS)的量级进行采样。一些DSC具有模拟比较器，可以解放处理器和ADC以完成其他重要的任务。例如，模拟比较器可以利用与传统线性电源控制器直接控制PWM占空比类似的方式进行电流控制。模拟比较器还能够提供对过压或过流状况的独立监测。Microchip的SMPS dsPIC DSC的参考DAC和模拟比较器可以实现从电流测量到PWM更新的大约25ns的延迟。通常，从检测到模拟电压，直到由比较器对PWM输出进行修改，大约需要25ns的时间。与其他必须使用“轮询”技术的ADC以及利用处理器修改PWM输出来响应变化条件的其他DSC相比，这个响应时间是非常迅速的。事实上，这正是DSC实现逐周期电流限制的方法，属于电流模式控制。由于连接模拟比较器的参考DAC也是16位的，PWM分辨率也是相同的，因此同样的控制分辨率对电压和电流模式都是有效的。
7 PID算法
使用PID算法，将实际与期望输出电压之间的误差进行比例、积分和微分计算，然后将这三项合起来，实现对PWM占空比的控制。PID算法可以用于采用电压和电流模式的控制环路。处理Microchip的DSC不需要DSP技巧(见图5的代码列表)，控制软件(图4)的主要“核心”是PID环路。PID软件通常很小，但是其执行速度非常快，通常每秒可以反复几十万次。这么高的反复率需要PID软件程序尽可能有效地发挥最佳性能。使用汇编程序是保证“严紧代码”的一种很好的方法。
PID控制环路是定期由ADC进行中断驱动，任何系统功能都能在“空闲环路”中执行，以便减少PID控制软件内不必要的工作量。诸如电压上升/下降、错误检测、前馈计算和通信支持程序功能都是空闲环路可以执行的，其他中断驱动进程的优先级都必须比PID环路低。
空闲环路在完成系统和外设的初始化任务之后启动。通常，空闲环路监控温度，计算“前馈”条件，并检查故障状况。SMPS软件可执行该控制算法，将ADC中断驱动的PID环路作为其与时间关系最密切的部分。PID软件不应该使用超过可用处理器大约66%的带宽，以便计算资源的其余部分能够分配给空闲环路软件。
假设以30 MIPS运行PID环路(包括30条指令)，执行时间大约为1μs。如果反复率是500kHz(2μs)，那么PID工作量需要消耗一半可用的处理器带宽，也就是15MIPS。
用于数字式降压式转换器的PID软件的实例代码列表：
CALCULATE_PID:
push.s ; Save SR and W0-W3
bclr.b IFS0+1, #3 ; Clr IRQ flag in interrupt controller
#PID_REG_BASE, w8 ; Init pointer to PID register blo电感器生产厂家ck
mov #PID_GAIN_REG_BASE, w10 ; Init pointer to PID gain register block
mov ADBUF1, w0 ; Read ADC to get voltage measurement
mov COMMANDED_VOLTAGE, w1 ; Ge电感生产t commanded output voltage
sub w1, w0, w0 ; W0 = proportional voltage error
mov PROPORTIONAL_Error, w1 ; Get previous voltage error
sub w0, w1, w2 ; diff error = new verr - old verr
mov w0, PROPORTIONAL_ERROR ; Store New Proportional Voltage Error
mov w0, PREINTEGRAL_TERM ; Store copy PERR as 功率电感pre integral term
mov w2, DERIVATIVE_ERROR ; Store new Derivative Error
; These registers are reserved for PID calculations
; w6, w7 = contains data for MAC operations
; w8, w10 = pointers to error terms, and gain coefficients
SUM_PID_TERMS:
clr A, [w8]+=2, w6, [w10]+=2, w7 ; clr A, prefetch w6, w7
mac w6*w7, A, [w8]+=2, w6, [w10]+=2, w7 ; MAC proportional term and gain
mac共模电感 w6*w7, A, [w8]+=2, w6, [w10]+=2, w7 ; MAC derivative term and gain
mac w6*w7, B, [w8]+=2, w6, [w10]+=2, w7 ; Update Integrator
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