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开关电源的数字控制实现方案
尽管业内不少人都认为，模拟和数字技书描述了电压模式控制拓朴，但它也讨论了电流模式。大多数电压模式控制的数
字实现方案包括了模数转换器(ADC)、实现一些控制算法的微控制器或 DSP、以及一个数字
脉冲宽度调制器(DPWM)，该 DPWM 拾取控制器输出并产生驱动执行开关动作的一个或几个晶
体管所需的信号(图 4)。
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图 4: 电压模式控制的数字实现消除了锯齿产生器。在其他方面，它们与模拟实现
紧密对应。
首先，ADC 产生馈入控制器的一系列输出电压的数字表示。控制算法是人们所熟悉的比
例积分(PI)或比例积分/差分(PID)算法。
在一个 PID 控制器(更复杂的实例)中，每个 ADC 输入都要执行基于一系列系数的算法。
比例系数是与灵敏度相关的增益因子。整数系数按照错误出现的时间长短来调节PWM 的占空
比。诱导系数补偿回路的时间延迟(相位更有效)。综合起来，PID 算法的各个系数决定了系
统的频率响应。
控制器随后将 ADC 的输出电压表示转换成维持期望的输出电压所需的脉冲持续时间(占
空比)信息。然后，该信息被传送至一个DPWM，它执行与模拟 PWM 一样的驱动信号产生功能。
注意模拟和数字控制方案管理开关晶体管的不同。模拟控制器在时钟上升沿触发开关晶
体管成 ON 状态，并在电压坡度达到预设的门槛电压时将晶体管触发成 OFF 状态；PID 控制
器则计算开关晶体管 ON 和 OFF 状态期间所需的持续时间。
理论上，模拟控制可以提供连续精度的输出电压。但ADC 精度和采样率的交互作用再加
上 DPWM 开关速率，使事情变得有些复杂。
例如，DPWM必须具有比 ADC 更高的精度。否则，ADC输出的 1-LSB 变化就可能导致 DPWM
使输出电压变化大于 1-LSB。其结果是，输出电压就稳定地在两个数值之间转换，这个状态
被称之为“限制性循环”。
不过，避免循环也不是轻而易举的。这是因为要提供 DPWM 更高的精度就意味着必须提
高其脉冲速率(脉冲速率决定了在任一给定时间段能够产生多少比特)。然而，DPWM 脉冲速
率限制了它对所有来自控制器的比特进行压缩的时间。Artesyn白皮书中的例子介绍了一个
假设的具有 1MHz 开关速率和 10 位 ADC 的 DPWM。计算显示，调制器要求超过 1 G