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提高效率,降低損耗,動態(tài)電壓調節(jié)很關鍵!

發(fā)布時間:2020-08-18 來源:ADI 責任編輯:wenwei

【導讀】穩(wěn)壓器一般用于生成恒定的輸出電壓。利用控制環(huán)路,可通過未經調節(jié)的輸入電壓生成穩(wěn)定、精準的輸出電壓。動態(tài)電壓調節(jié)(DVS)有什么作用?
 
動態(tài)電壓調節(jié)意味著可以在運行期間調節(jié)電源的輸出電壓。進行此類調節(jié)有多種原因。
 
在輕載運行條件下,提高PFC級的轉換效率
 
用于功率補償的功率因數校正(PFC)級,可將電網電壓的交流電壓提升至直流中間電路電壓。在240 V交流系統(tǒng)中,這種中間電路電壓一般為380 V,如圖1所示。ADP1047  PFC控制器可以使用DVS,在不影響設定的380 V電壓的情況下獨立降低輸出電壓負載,例如,降低至360 V。在采用部分負載運行期間,此舉可以提高電源的轉換效率。
 
提高效率,降低損耗,動態(tài)電壓調節(jié)很關鍵!
圖1. 帶下游ADP1046直流-直流轉換器的ADP1047 PFC級。
 
微控制器在各種工作狀態(tài)下高效運行
 
另一個DVS使用示例如圖2所示。在此示例中,ADP2147 降壓型開關穩(wěn)壓器為數字信號處理器(DSP)供電。在許多應用中,都可以使用微控制器、DSP或FPGA來提高系統(tǒng)效率,方法是:在處理器處于待機模式時降低內核電壓。在VDD_INT電壓(內核電壓)降低(例如,在DSP在低負載狀態(tài)下運行時,從1.2 V降低至1.0 V)時,多種DSP,包括ADI提供的ADSP-BF527 都可以更高效地運行。處理器的功耗在很大程度上與其時鐘頻率和工作電壓的平方成比例。將ADSP-BF527的電源電壓降低25%,動態(tài)功耗會降低超過40%。ADI的許多DSP都具有類似特性。
 
提高效率,降低損耗,動態(tài)電壓調節(jié)很關鍵!
圖2. 具有DVS功能的ADP2147開關穩(wěn)壓器可實現ADSP-BF527的高效運行。
 
改善負載瞬態(tài)后的恢復速度
 
如之前的兩個示例所示,使用DVS的常見原因是提高效率或降低損耗。但是,也存在其他一些有趣的應用。許多系統(tǒng)都要求采用經過精準調節(jié)的電源電壓。對于圖3所示的電壓范圍,可以使用1.2 V內核電壓。該電壓可以為1.2 V ± 10%。在這個示例中,在靜態(tài)負載下和負載動態(tài)變化時都要保持電壓不變。如果將反饋控制設置在允許范圍的中間,一半范圍適用于靜態(tài)誤差源,也適用于負載瞬態(tài)之后的動態(tài)電壓變化。有一個小技巧,即在低負載時稍微提高輸出電壓,在高負載時稍微降低輸出電壓。在高負載情況下,有時會采用更低負載,此時一般出現小幅度電壓過沖??梢酝ㄟ^稍微降低高負載的設定點電壓,將這種電壓過沖保持在允許范圍內,如圖3所示。左側為高負載,右側為低負載。
 
提高效率,降低損耗,動態(tài)電壓調節(jié)很關鍵!
圖3. 基于負載電流動態(tài)調節(jié)電源電壓。
 
相反的情況自然也適用。當負載較低時,它在某個時間點會上升。可能動態(tài)出現電壓過沖。在低負載下,電壓稍微升高,因此仍保持在允許范圍內。對于這種特性,通常稱之為電壓自動定位。
 
除了上述應用外,還有許多其他應用的動態(tài)變化電壓也是有利的。例如控制直流電機、操作執(zhí)行器,或驅動Peltier元件進行溫度調節(jié)。動態(tài)電壓調節(jié)是指動態(tài)調節(jié)生成的電壓,對于許多應用,這種調節(jié)非常有幫助,甚至是必要的。特別是在數字控制電源中,DVS很常見,也很容易實現。
 
 
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