New-Tech Magazine | December 2018

POWER SOLUTIONS מוסף מיוחד

כוח אנלוגיים או דיגיטליים. בהתאם ליישום, ייתכן שספקי כוח אנלוגיים יגיבו מהר יותר על תקלות בחומרה, עם משווני מתח-יתר ותת-מתח מהירים יותר והגבלה ממשית של זרם חשמלי. עם זאת, ניתן ליישם זאת גם באספקת חשמל מבוקר דיגיטלית, עם מבנים אנלוגיים יעודיים בשבבי בקרה דיגיטליים מתקדמים יותר. בקרים דיגיטליים יכולים לכלול משווני הגבלת זרם אנלוגיים. כמו כן, לספקי כוח המצוידים דיגיטלית (אפילו אלה המשתמשים בלולאות בקרה אנלוגיות) יש מספר יתרונות מובחנים שאינם ניתנים לחיקוי בפתרון אנלוגי לחלוטין. קוד תכנות דיגיטלי יכול לספק מענה מותאם במיוחד לתקלות או לנפילות מתח - כולל גישות של אתחול רך מותאם במיוחד, כיבוי רך, טעינה או ניסיון נוסף - שקשה timeout בטיפטוף, (או בלתי אפשרי) ליישם באמצעות בקרים אנלוגיים. לולאות בקרה דיגיטליות או רשתות משוב משולבות על שבב מפחיתות את ההסתמכות על רכיבים פסיביים חיצוניים העלולים להשתנות או להישחק במהלך הזמן. לבסוף, ממשקים דיגיטליים מספקים מידע אבחון ודיווח שימושי לזיהוי בעיות עתידיות ולמניעת נפילות מערכת קשות. הוספת תכונות אלה יכולה ליצור מערכת חסונה יותר מפתרונות ייעודיים אנלוגיים בלבד. ללא תלות ביישום, לכל ספקי הכוח נדרשות בדיקות קפדניות כדי להבטיח תוחלת חיי מוצר ארוכה, אך למערכות הספק דיגיטליות אין מגבלות אמינות בסיסיות העלולות לגרום לביצועים גרועים בהשוואה למקבילות האנלוגיות שלהן. אף כי מתכננים סבורים שספקי כוח מבוקרים דיגיטלית יקרים יותר מהמקבילים האנלוגיים שלהם, זה לא תמיד נכון. ספקים דיגיטליים יכולים להיות זולים יותר משום שניתן לתכנן אותם עם מרכיבים פחות מדויקים ולכן פחות יקרים. לעתים נדרש להם מספר קטן יותר של מרכיבים, דבר המוזיל את הפתרון ואת ממדיו. ספקים דיגיטליים יכולים גם לחסוך כסף במונחים של עלות כוללת של הבעלות. ביישומים בעלי תנאי עומס משתנים, המתכננים יכולים ליישם אלגוריתמים לא ליניאריים ואדפטיביים כדי לספק את היעילות הגבוהה ביותר עבור כל מערך של תנאי הפעלה. סיבה נוספת לכך המרת הספק דיגיטלית יקרה יותר

מוצג לעיל. MCP19118 הניהול הדיגיטלי של לולאת בקרה אנלוגית על :1 איור «

שהספקים הדיגיטליים יכולים להיות פחות יקרים לתפעול הוא שהם יכולים לדווח על התבלות של רכיב במהלך חיי הציוד, להודיע למשתמשים אם נדרשת תחזוקה מונעת ולמנוע כשלי מרכיבים קטסטרופליים (וזמן השבתה יקר ובלתי צפוי הנובע מהם).

ההשהיה של הבקרים הדיגיטליים משפיעה לרעה על הענות המעבר שני נושאים עלולים לעורר דאגה במערכת המצוידת באופן דיגיטלי: השפעת הדגימה וזמן החישוב. בכל המרת הספק, תדירות ההצטלבות phase (הענות מעבר) תמיד תתקזז עם ה- (יציבות). מערכות דיגיטליות margin דומות ביסודן, אך מערכות בקרה דיגיטליות נדגמות. דגימה תקופתית (פעם ) phase shift במחזור) מוסיפה הפרש מופע ( לפונקציית ההעברה. לא ניתן לפצות על כך בקלות: המערכת הדיגיטלית דורשת תדירות הצטלבות נמוכה יותר כדי להשיג (אם משתמשים phase margin אותו בשיטת פיצוי זהה). בנוסף, המעבד צריך לבצע את הקריאה ואת חישוב ההפרש במהלך מחזור מיתוג אחד, ולא, ADC של תיגרע עוד יחידת המתנה מזמן החישוב. ניתן, עם זאת, להתגבר על חסרונות אלה בעזרת שיטות בקרה לא-לינאריות מתקדמות וטכניקות של תגובה מקדימה - אלגוריתמים אשר קשה (או בלתי אפשרי) ליישם במערכת בקרה אנלוגית. החיסרון הוא בדרישות העיבוד: יצירת קיזוז בין מהירות עיבוד, תדירות מיתוג, מורכבות האלגוריתם והענות מעבר. יש לתכנן לצרכים אלה, אך הם אינם בהכרח גורמים להפחתה של הענות מעבר בגלל הבקרה הדיגיטלית.

המרת הספק דיגיטלית יעילה יותר

ספקי כוח מבוקרים דיגיטלית יכולים לשפר את היעילות האנרגטית בתנאי עומס עם שונות גבוהה. הם עשויים להשתמש באלגוריתמים אדפטיביים ואפילו לשנות את הטופולוגיה של המערכת בתגובה לתנאים המשתנים באמצעות טכניקות כגון השלת שלב. ספקים מבוקרים דיגיטלית יכולים להשתמש באלגוריתמים לא ליניאריים וחיזוייים כדי לשפר את התגובה הדינמית לקפיצות מתח. ספקי כוח אנלוגיים יכולים להיות חסכוניים באנרגיה באותה מידה כמו ספקי כוח דיגיטליים בנקודת תכנון מסוימת, אך האתגר הניצב בפני הספקים האנלוגיים הוא מיטוב היעילות כאשר תנאים כגון עומס הזרם מתרחקים מנקודת התפעול האופטימלית. לעומת זאת, האנרגיה הנדרשת להפעלת בקר דיגיטלי יכולה לעלות על זו הנדרשת מהספק האנלוגי: בקרים דיגיטליים בדרך כללמתאימים יותר ליישומיםהדורשים הספק גבוה יותר, שצריכת האנרגיה שלהם לתקורה מתקזזת בקלות עם החיסכון הנוסף באנרגיה בזכות אלגוריתמי הבקרה המקיפים יותר שמאפשרת הטכנולוגיה הדיגיטלית.

New-Tech Magazine l 68