使用狀態(tài)機(jī)設(shè)計數(shù)字電源

數(shù)字電源可用于實現(xiàn)許多很有意思的功能。 借助可編程調(diào)節(jié)環(huán)路，可在不同工作條件下獲得更佳的環(huán)路特性。 電源與完整系統(tǒng)的數(shù)字連接可實現(xiàn)電壓和電流的精確監(jiān)控。 此外，數(shù)字電源還提供高靈活性。 可以相當(dāng)快的速度修改不同參數(shù)。 這簡化了電路設(shè)計過程并加快了系統(tǒng)衍生產(chǎn)品的開發(fā)。

當(dāng)然，許多電源專家仍然對采用數(shù)字電源有一些抗拒。 電源設(shè)計人員通常不是經(jīng)驗豐富的軟件工程師。 但在數(shù)字電源項目中，通常會在開發(fā)團(tuán)隊中增加一名軟件工程師。 經(jīng)驗表明，由電源專家和軟件專家共同開發(fā)電源可能會產(chǎn)生一些復(fù)雜問題。

這兩者之間的交流可能導(dǎo)致誤解，并最終導(dǎo)致項目延期。

圖形用戶界面(GUI)是這種困境的一種解決方案。 因為GUI可簡化數(shù)字電源的編程。 許多數(shù)字控制器IC供應(yīng)商均提供GUI。 通常，GUI的設(shè)計方式能夠使電源專家直觀地使用它們。 圖1顯示了這樣的圖形用戶界面。 您可用鼠標(biāo)選擇電源的不同方面，在屏幕上的不同功能框圖中進(jìn)行不同的設(shè)置。

許多不同的數(shù)字電源仍然具有明顯的缺點。 圖形用戶界面通常會生成一個代碼，該代碼經(jīng)過編譯后，將在微控制器的內(nèi)核或DSP上運行。 設(shè)計人員對生成的代碼的功能可靠性完全負(fù)責(zé)。 可能會出現(xiàn)一些錯誤，這些錯誤需要在驗證過程中利用測試矢量找到。 對于在圖形用戶界面中進(jìn)行的所有小更改，都需要重復(fù)此驗證過程。

圖1. 數(shù)字電源圖形用戶界面

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還有一種更方便的方式是選擇基于狀態(tài)機(jī)的數(shù)字電源控制器IC。 例如，ADI公司的ADP1055就是這樣的器件。 圖2顯示了該電路的框圖。 數(shù)字邏輯系統(tǒng)的作用與狀態(tài)機(jī)相同。 電源特性的更改可在圖形用戶界面中進(jìn)行設(shè)置，如圖1所示。這些更改不會為微控制器產(chǎn)生新代碼，只會在狀態(tài)機(jī)中設(shè)置不同的寄存器狀態(tài)。 正是由于這樣的過程，數(shù)字電源的功能仍然由數(shù)字電源控制器IC的數(shù)據(jù)手冊規(guī)定，沒有任何軟件或代碼需要驗證。

圖形用戶界面和狀態(tài)機(jī)的組合可簡化數(shù)字電源領(lǐng)域的首要步驟。 此方法深受沒有專屬軟件工程師為電源管理專家提供支持的企業(yè)歡迎。 而且，此方法在軟件代碼驗證過程極其繁瑣的領(lǐng)域也深受歡迎。 此類領(lǐng)域的一個例子就是汽車行業(yè)。

現(xiàn)在，存在許多基于狀態(tài)機(jī)的電源控制器。 圖2中的ADP1055設(shè)計用于不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的直流隔離電源。 但是，它還可用于采用交錯技術(shù)的負(fù)載點(POL)應(yīng)用中。

圖2. 基于狀態(tài)機(jī)的ADP1055框圖

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作者簡介

Frederik Dostal就讀于德國埃爾蘭根大學(xué)微電子學(xué)專業(yè)。 他于2001年加入電源管理業(yè)務(wù)部門，曾擔(dān)任各種應(yīng)用工程師職位，并在亞利桑那州鳳凰城工作了4年，負(fù)責(zé)開關(guān)模式電源。 Frederik于2009年加入ADI公司，擔(dān)任歐洲分公司的電源管理技術(shù)專家。 聯(lián)系方式：frederik.dostal@analog.com。

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