相位电流平衡
为了最佳化电源组件可靠性和使用寿命,使多相系统中的每一个相位都等量地分担电源负荷是值得的。由于电源开关和电感的组件间的不同,以及电路板布局和散热的非对称性,因此流经相位的电流是不一样的。基本平衡方法包括测量相位电流,以及对每一个相位要求的 PWM 占空比进行单独地调节,以对电流进行平衡。电流非均衡动态十分缓慢,因而平衡环路的采样率可以较低,差不多可以是几十分之几秒,甚至是几秒。因此,微处理器上额外的计算负担可以被忽略不计。为了减少传感器噪声的影响,对平衡环路速率电流读取进行过采样,并随着时间的变化平均每一个相位的电流测量。简单低增益完整行为“仅”控制算法通常被用于关闭平衡环路。在使用平均相位电流作为参考的每一个环路反复过程中,可以在每一个相位上执行平衡。另一种方法是,有时只有将在那个时刻测量出的最高和最低电流相位彼此平衡,才能达到相位电流平衡。无论使用哪一种方法,所有相位电流最终都将汇聚到相同值上。
PWM 精度是进行相位电流平衡时通常会碰到的一个问题。将一个 10V 输入看作是由一个 100 MHz PWM 时钟的 300 kHz PWM 驱动的 2V 输出同步降压转换器。该降压输出上的 PWM 精度将会是 30 mV,或者等同于 2V 输出的 1.5%。一般而言,相比达到相位平衡和避免平衡控制环路极限循环期 (limit cycling) 所需要的较好占空比调节,这样的粒度将会大一个甚至是两个数量级。F2806 控制器为这一问题提供了一种解决方案,并且别具一格地
增强了 PWM 模块的高精度。这种高精度 PWM 提供了 ~150 ps 的边缘定位。这就相当于为上述降压实例提供 0.45 mV 的输出精度,或者 0.02% 的 2V 输出。这种解决方案可提供高精度以及较好的相位电流平衡功能。
结论
本文描述了一款数控多相交错式 DC/DC 降压系统,其可实现电压模式调节控制,并具有切相及增相和多相电流平衡的特点。使用传统模拟控制器来实施这些特性将会十分具有挑战性,而使用一款基于微处理器的数字控制器便可以轻松地完成这些任务。F2806 数字信号控制器与 UCD7230 栅极驱动及电流传感放大器的完美结合提供了一款完整的信号控制解决方案,并具有单机运行的片上闪存、同步高精度 PWM 模块、测量反馈信号的 ADC 以及 PMBus 通信功能。