動態(tài)電壓調(diào)節(jié)DVS用途介紹

穩(wěn)壓器通常用于產(chǎn)生恒定的穩(wěn)壓輸出電壓。通過控制環(huán)路，從未穩(wěn)壓的輸入電壓產(chǎn)生穩(wěn)定和精確的電源。那么，動態(tài)電壓調(diào)節(jié)（DVS）有什么用途呢？

動態(tài)電壓調(diào)節(jié)意味著可以在運行期間調(diào)整電源的輸出電壓。出于各種原因，可以進行這種調(diào)整。

提高輕負載操作中PFC級的轉(zhuǎn)換效率

用于無功補償?shù)墓β室驍?shù)校正（PFC）級將電網(wǎng)電壓的交流電壓增加到直流中間電路電壓。在240 V交流系統(tǒng)中，該中間電路電壓通常為380 V，如圖1所示。ADP1047 PFC控制器可以使用DVS，并將輸出電壓負載從設(shè)定的380 V（例如，降至360 V）相關(guān)。這可以提高電源在部分負載下運行時的轉(zhuǎn)換效率。

圖1.ADP1047 PFC級，內(nèi)置下游ADP1046DC-DC轉(zhuǎn)換器。

微控制器在各種工作狀態(tài)下高效運行

DVS 使用的另一個示例如圖 2 所示。這里，降壓型開關(guān)穩(wěn)壓器ADP2147為數(shù)字信號處理器（DSP）供電。在許多應(yīng)用中，當(dāng)處理器處于待機模式時，可以通過降低內(nèi)核電壓來提高帶有微控制器、DSP 或 FPGA 的系統(tǒng)的效率。當(dāng)VDD_INT電壓（內(nèi)核電壓）降低時，包括ADSP-BF527在內(nèi)的許多DSP可以更高效地工作，例如，當(dāng)DSP在低工作負載條件下運行時，從1.2 V降至1.0 V。處理器的功耗很大程度上是其時鐘頻率和工作電壓平方的函數(shù)。將ADSP-BF527的電源電壓降低25%，可將動態(tài)功耗降低40%以上。

圖2.具有DVS的開關(guān)穩(wěn)壓器ADP2147，可實現(xiàn)ADSP-BF527的高效工作。

提高負載瞬變后的恢復(fù)速度

如前兩個示例所示，使用DVS的常見原因是提高效率或降低損耗。但是，還有其他有趣的應(yīng)用程序。在許多系統(tǒng)中，需要非常精確調(diào)節(jié)的電源電壓。圖3顯示了允許內(nèi)核電壓為1.2 V的電壓范圍。可能是 1.2 V ± 10%。在本例中，不僅在靜態(tài)負載情況下必須保持電壓，而且在負載動態(tài)變化時也必須保持電壓。如果將反饋控制設(shè)置在允許范圍的中間，則一半的范圍將可用于靜態(tài)誤差源以及負載瞬變后的動態(tài)電壓變化。一個不錯的技巧是略微增加低負載的輸出電壓，略微降低高負載的輸出電壓。在高負載情況下，可以預(yù)期在某個時間點將施加較低的負載，通常具有較小的電壓過沖。通過略微降低高負載的設(shè)定點電壓，將其保持在允許范圍內(nèi)，如圖3所示。左側(cè)提供高負載，右側(cè)提供低負載。

圖3.根據(jù)負載電流動態(tài)調(diào)整電源電壓。

相反的情況自然也有效。當(dāng)負載較低時，可以預(yù)期它會在某個時間點上升。然后，電壓下沖可能會動態(tài)發(fā)生。電壓在低負載時略有升高，使其保持在允許范圍內(nèi)。此功能的一個常用術(shù)語是自動電壓定位。

除了這里介紹的應(yīng)用之外，還有許多其他應(yīng)用，其中動態(tài)變化的電壓是有益的。一些示例包括控制直流電機、操作執(zhí)行器或驅(qū)動帕爾貼元件進行溫度調(diào)節(jié)。動態(tài)電壓調(diào)節(jié)，即對產(chǎn)生的電壓進行動態(tài)調(diào)整，在許多應(yīng)用中是有幫助的，甚至是必要的。特別是在數(shù)字控制電源中，DVS司空見慣且易于實現(xiàn)。

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