参考设计 | 2KW AC/DC数字电源方案

华秋商城 2023-06-21 1582

描述

什么是数字电源？

数字电源，以数字信号处理器（DSP）或微控制器（MCU）为核心，将数字电源驱动器、PWM控制器等作为控制对象，能实现控制、管理和监测功能的电源产品。它是通过设定开关电源的内部参数来改变其外特性，并在“电源控制”的基础上增加了“电源管理”。所谓电源管理是指将电源有效地分配给系统的不同组件，最大限度地降低损耗。数字电源的管理（如电源排序）必须全部采用数字技术。

数字电源的数字信号控制器取代了模拟电源的控制芯片、环路补偿的运放及相关器件。软件处理的灵活性是传统模拟电源远不能比的，比如远程控制、在线监测、在线升级软件、多电源组网、集群管理、故障报警等等。这是纯模拟电源完全不具备的。硬件层面则关注功率电路、磁性器件、驱动电路、采样电路等电路设计。

控制器主要分为通用处理器和专用控制芯片两类：

通用数字信号控制器：即是一个运算能力较强的MCU，比如TI的TMS320F2802x/03x系列，Microchip的dispic系列，Freescale的DSP，Freescale被收购后叫NXP，又推出了Kinetis系列的针对数字电源的和电机控制的芯片，与之前Freescale的DSP相比而言，内核变为arm内核。ST也有一些数字电源的通用控制器。

专用数字电源控制芯片：比如TI的UCD系列，cortex-M3内核，该芯片把环路固定在芯片内部由硬件实现，环路参数可以更改，但结构没法改，环路的数量也有限。相对于DSP，优点是环路控制频率可以做的很快，环路带宽可以做高，但是不灵活。DSP的环路是软件实现的，由于采样及控制频率的限制，环路带宽做不了太高；

2KW AC/DC 数字电源方案

本方案是基于STM32F334C8的一款2KW AC/DC数字电源，电源由两个由STM32F334控制的功率部分组成：两相交错功率因数校正器（PFC）和ZVS DC/DC移相全桥DCDC变换器。