技术干货周刊奉上(开关电源,PFC,串口通信)

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技术干货周刊奉上(开关电源,PFC,串口通信)

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开关电源环路学习笔记4:两种误差放大器的传递函数

作者:硬件工程师炼成之路

1、反馈级:H(s)

2、放大和补偿级:Gc(s)

3、PWM调制级:Gpwm(s)

4、开关变换级:Gvd(s)

我们要知道整体的传递函数,那么自然需要知道每一级的-传递函数,这一节就先来看反馈级和补偿级的传递函数。

反馈级H(s)和放大补偿级Gc(s)

这两级放到一起说吧,我们分析系统稳不稳定,就要分析开环传递函数T(s)。

而T(s)等于四级相乘:

T(s)= H(s)*Gc(s)*Gpwm(s)*Gvd(s)

另一方面,反馈和补偿很多时候是揉合在一起的,所以把H(s)和Gc(s)放到一起,求整体H(s)*Gc(s)就可以了,这样更方便计算。

一个问题

Buck我相信每个人都用过,而且应该都会见过下面电路的R3和C3,它们是用作环路补偿的。

可以看到,上图的补偿电阻和电容的一头都是接地GND的。

另外,我们也会看到一些环路补偿的资料,比如下面的三种补偿。

我们发现,这三种补偿,补偿电路都是跨接到输入端和输出端的,并没有接地GND。

这是怎么回事呢?BUCK的补偿电路R和C一头接地,这也能补偿?

这个问题主要是因为误差放大器的不同类型造成的……

原文链接:https://www.dianyuan.com/eestar/article-6007.html

负载电流控制频率反走DCM CRM混合PFC的控制策略实现与思考

作者:杨帅锅

CRM的PFC在轻负载下存在开关频率变高,带来开关损耗和磁损耗的问题。虽然有最高频率钳位的DCM/CRM混合控制方法。目前还有一种方法,那就是负载电流控制频率反走DCM/CRM混合PFC的控制策略,在安森美的NCP1612上就是使用这种控制方法,可以最大程度提升在10%,20%的负载点上的效率。

The NCP1612 is designed to drive PFC boost stages based on an innovative Current Controlled Frequency Fold-back (CCFF) method. In this mode, the circuit classically operates in Critical conduction Mode (CrM) when the inductor current exceeds a programmable value. When the current is below this preset level, the NCP1612 linearly decays the frequency down to about 20 kHz when the current is null. CCFF maximizes the efficiency at both nominal and light load. In particular, the stand-by losses are reduced to a minimum.

其控制策略的典型波形为,当负载较重时,会以CRM工作,当负载减弱后会以DCM的TOFF时间长度作为频率调节手段来进行降低频率的控制。可知在DCM的情况下会存在导通损耗增大的问题,这种需要用户自己去平衡DCM/CRM的工作点切换来,来优化DCM的工作范围。但是一般的情况下,低频DCM的工作时的损耗还是要低于高频DCM的磁损和开关损耗。

在之前分析过DCM的电流补偿方法,那么频率反走的CRM控制则主要是关注如何来实现以负载电流来调节TOFF的长度。在DS中ON解释了这种策略的实现方法,就是以VACSEN和VLOOP的乘法后去与CRM比较点比较,来决定进入CRM模式。在DCM则是以固定的ramp与负载电流的叠加来与该点进行比较,来实现DCM的TOFF调节,可见:

了解频率反走的思想后则可以开始考虑仿真模型中的实现:

AC 110V 200W

轻负载全程DCM,开关频率:35~45KHz之间

AC 110V 100W 开关频率30~35KHz之间

AC 110V 400W

全程CRM 开关频率40~66KHz变化……

原文链接:https://www.dianyuan.com/eestar/article-5970.html

柔性数组在实际项目中的应用

作者:嵌入式大杂烩

柔性数组在实际中应用还是挺多的,小伙伴不知有没有注意到我们有使用了柔性数组:

本篇文章我们就来一起学习柔性数组。

什么是柔性数组?

C99中,结构体中的最后一个元素允许是未知大小的数组,这就叫作 柔性数组 。

柔性数组的特点:

结构体中柔性数组成员前面必须至少有一个其他成员。

sizeof返回的这种结构大小不包括柔性数组的内存。

包含柔性数组成员的结构用malloc()函数进行内存的动态分配。

例子……

原文链接:https://www.dianyuan.com/eestar/article-6031.html

串口通信与波特率

作者:小小的电子之路

串口是串行接口的简称,串行接口是采用串行通信方式的接口。串行通信是一种将需要传输的数据由低位到高位一位一位地在一条传输线上逐个传输的通信方式。

一、串行通信的数据格式

首先来了解一下串行通信的数据格式,如下图所示,串行通信的一帧数据由起始位、数据位、校验位以及停止位组成。

起始位:低电平,标志着一帧数据的开始;

数据位:数据内容,可选择为5、6、7、8位;

校验位:用于确保传输数据的正确性,可分为奇校验和偶校验。奇校验时数据位和校验位中1的总数应为奇数,同理,偶校验时数据位和校验位中1的总数应为偶数;

停止位:高电平,标志着一帧数据的结束。

二、异步串行通信的波特率

串行通信可以分为两种形式:同步串行通信和异步串行通信。

同步串行通信:通信双方在同一时钟控制下同步传输数据;

异步串行通信:通信双方使用各自的时钟控制数据传输。

对于异步串行通信来说,虽然没有同步时钟,但是通信双方必须约定并遵循同样的设置,这就需要异步串行通信中一个重要的参数来设置,该参数即波特率。

波特率即串口通信的速率,它表示每秒传输二进制数据的位数,单位是bps,即位/秒,常用的波特率有9600、19200、38400、57600和115200等。

以115200的波特率为例,即一秒传输115200个二进制数据位,那么每一位的持续时间

因此,在通信双方约定波特率为115200的情况下,只要发送方发送的每位比特位的持续时间为8.68us,那么正常情况下接收方就能准确无误地解析数据。

三、实验测试

接下来利用实验来简单验证一下上述分析:波特率为115200,一位停止位,八位数据位,无奇偶校验位,发送数据为10110101,每组发送间隔100us。

1、仿真测试

仿真测试结果如下图所示,可以看出,发送的二进制数据依次为0101011011,每个比特位持续时间为8680ns,数据发送间隔为117360-2×8680=100000ns,均符合设计要求。

2、输出波形测试

下载程序,测试对应引脚的输出波形,如下图所示,可以看出与仿真结果基本相符……

原文链接:https://www.dianyuan.com/eestar/article-6060.html

开关电源环路学习笔记5:脉冲调制级传递函数

作者:硬件工程师炼成之路

有一点需要注意,输入信号是前面过来的误差信号Vc,输出信号是PWM的占空比d,并不是一个电压信号,为什么会这样?

我在 线性化条件 已经做了说明。

PWM产生的原理

产生PWM的原理如下:

芯片内部产生固定的锯齿波信号,将Vc(t)电压与锯齿波电压进行实时比较,就可以得到PWM波了,那么显然,输出PWM是这样产生的:

1、某一时刻Vc(t)大于锯齿波的电压,那么输出高

2、某一时刻Vc(t)小于锯齿波的电压,那么就输出低

波形图如下:

占空比就是每个开关周期内PWM波为高电平所占的时间百分比,因为锯齿波的频率就是开关频率,远大于Vc(t)的频率,所以锯齿波的斜率总会大于Vc(t)的电压上升斜率,这会造成一个周期之内信号输出只能改变一次,改变的位置就决定了该周期输出PWM的占空比的大小,具体可以结合上图揣摩下看是不是这样。

锯齿波的峰值电压为Vm,我们根据工作原理,从上图中应该比较容易得到以下内容:

每个周期时间内,误差信号Vc(t)会与锯齿波电压相等一次,相等时刻的电压越大,那么占空比就越大。

很容易出:

1、若电压相等时电压值为Vm,占空比最大,为100%

2、若电压相等时电压值为0时,占空比最小,为0%。

3、若电压相等时电压值为1/2Vm时,占空比为50%。

结合上图看看,是不是这样?

如果我们假定在一个周期内,Vc(t)电压值Vc维持不变,那么自然,在该周期内,Vc(t)与谐波相等的电压值就是Vc,那么我们就可以计算出这个周期内的占空比为:

d=Vc/Vm*100%

当然了,一个周期内,误差信号Vc(t)并不是保持一个定值不变,从上图也可以看出来。不过我们应该知道,这个谐波的频率就是开关频率,而穿越频率一般是小于开关频率的1/5的。

也就是说锯齿波的频率要比误差信号Vc(t)的频率要高很多,那么我们在每个锯齿波周期内将Vc(t)看作是不变的也是合理的……

原文链接:https://www.dianyuan.com/eestar/article-6008.html

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