通信电源功率变换电路的数字化控制的改变

ykcoo

通信电源已进入了全数字化的阶段，整流器模块的所有模拟信号经过采样电路

后，送入到DSP中，DSP根据系统的要求与条件对PFC与DC/DC部分直接输出PWM信

号，驱动功率电路的输出。从图1中可以看出，系统的整个控制全部在DSP中进

行处理，包括有模拟信号，IO信号，CAN通信，PWM输出等等。

    功率变换的性能提升

    通信电源全数字化的一个重要标志就是对功率变换电路的数字化控制。如

图1，交流输入电压、输入电流，PFC输出电压，DC输出电压，源边电流等都采

样到DSP中。控制硬件电路大大简化，仅需要采样电路与驱动电路，其余的控制

部分全部在DSP中用软件进行实现。这样给控制的实现带来了更大的灵活性，同

时因为软件实现，减少器件数目，消除模拟控制技术的器件离散性和温度漂移

等的影响，保证每个模块均达到最优指标，提高通信电源可靠性。

    对控制电路的数字化，可以实现模拟方式难以实现的复杂控制机制，引入

新的控制策略，提高产品的性能。比如在DC/DC部分采用谐振电路时，根据负载

变化，改变开关方式，保持谐振模式工作，提高效率。可以针对不同的负载情

况时采用不同的控制策略，从而提高性能。使用同步整流可降低损耗，数字方

式可以精确的控制死区时间，提高效率。对相同硬件拓扑，可以采用新的控制

环路结构，并且通过软件编程来实现，比如非线性控制，滑模控制，对功率变

换电路的数字控制，带来了灵活的控制策略，可以针对性能的某一指标进行改

善，比如改变开关频率改善EMI指标。而模拟方式实现则相当困难，并且数字方

式实现起来并不会导致硬件电路的复杂化带来的成本提高与可靠性的降低。

    全面的系统监测

    因为系统的所有模拟与逻辑信号都在DSP中进行了数字化的处理，系统的所

有数据与状态都可以全面的掌握。也就可以更加准确的对各种故障进行判断，

使系统出现故障是可以准确的进行定位和及时的对系统进行保护。并且可以根

据故障的情况，做出合适的措施进行自恢复，可以尽可能的让系统工作，保证

正常的输出。系统不仅仅是对故障做出保护，还可以对模块的运行情况做出实

时的监控与调整，在问题发生前就可以采取措施防止故障的出现。比如可以根

据环境温度的改变，及时调整模块的功率输出，使模块可以在较宽的温度范围

保证输出的连续。同时也可以调节风扇的转速，合理的降低噪声，减少模块的

能耗。

    提供更多准确的信息

    系统的所有信息都已数字化，这样就为各种参数的获取提供了方便，只要

经过相应的数据处理与运算就可以得到期望的数据。比如交流输入电压，电流

，有功功率，功率因数，PFC输出母线电压等等数据。对数据的滤波，误差的校

正处理全部数字化，由软件进行处理，减少了硬件滤波电路，计算电路，并且

软件可以实现硬件难以处理的运算，可以获得更多，更准确的数据。

        简单稳定的并联

    模块间的并联也采用数字方式实现，不再需要单独的均流电路与均流总线

。均流信息都通过通信的方式，将均流数据发送到各个模块。各个模块通过通

信端口接收到均流数据后，经过DSP中的均流控制，直接改变DC/DC的驱动，使

系统稳定可靠的均流。因为数字化后，通过通信发送数据，可以保证模块获取

完全一致的均流数据，避免了模拟系统各个模块间均流电路的误差，提高均流

精度。同时，因为模块的全数字化，有更完善的故障检测机制，可保证故障模

块的安全退出，不会影响系统的并联工作。

    灵活可靠的通信

    模块提供CAN通信接口，这是一种多主从的总线。各个模块都可以主动发送

数据，有广播与点对点通信方式。通信速率高达1Mbit/s，高抗电磁干扰性，而

且能够检测出产生的任何错误，适合于实时控制系统。基于CAN总线，模块之间

，以及模块与监控单元间的通信都可以完成。模块可以主动上传数据给监控单

元，监控单元也可以广播发送命令，提高了效率和实时性。

    模块在线升级

    由图1可以看到，整个系统的功率电路控制、继电器控制、通信、检测等等

，都在DSP中由软件进行实现。系统功能的增减，性能的提升都可以通过修改软

件得以实现。通过CAN通信接口可以实现系统软件的在线更新，快速的实现功能

的改进，使通信电源系统可以满足更多的应用场合。为电源技术的持续演进提

供了便利的手段。

    系统的智能化提升

    整流器模块功能智能化与系统智能化的有效结合，充分提高模块与系统的

效率与可靠性。模块可以对更多的异常进行综合的判断，而不是模拟方式简单

的比较。比如温度传感器失效时，温度可能会很高，常规处理，将会过温保护

，而系统不能工作。采样数字化处理后，DSP可以判断出是传感器失效，而不是

温度真的升高，仅给出告警信号，保持模块的继续运行。模块与监控配合更加

全面，不需要知道模块机号等标识信息，只需在模块上按下一个按钮，就可以

获取这个模块的全部信息。

    通信电源的全面数字化，带来了通信电源性能，可靠性、功能的提升，电

源更加智能化，对各种应用场合有更好的适应性。随着数字技术的发展，通信

电源会达到更高的效率，更加可靠和易于使用。