穩(wěn)壓器一般用于生成恒定的輸出電壓。利用控制環(huán)路，可通過未經(jīng)調(diào)節(jié)的輸入電壓生成穩(wěn)定、精準的輸出電壓。動態(tài)電壓調(diào)節(jié)(DVS)有什么作用？
動態(tài)電壓調(diào)節(jié)意味著可以在運行期間調(diào)節(jié)電源的輸出電壓。進行此類調(diào)節(jié)有多種原因。
在輕載運行條件下，提高PFC級的轉(zhuǎn)換效率
用于功率補償?shù)墓β室驍?shù)校正(PFC)級，可將電網(wǎng)電壓的交流電壓提升至直流中間電路電壓。在240 V交流系統(tǒng)中，這種中間電路電壓一般為380 V，如圖1所示。ADP1047 PFC控制器可以使用DVS，在不影響設(shè)定的380 V電壓的情況下獨立降低輸出電壓負載，例如，降低至360 V。在采用部分負載運行期間，此舉可以提高電源的轉(zhuǎn)換效率。
圖1. 帶下游ADP1046直流-直流轉(zhuǎn)換器的ADP1047 PFC級。
微控制器在各種工作狀態(tài)下高效運行
另一個DVS使用示例如圖2所示。在此示例中，ADP2147 降壓型開關(guān)穩(wěn)壓器為數(shù)字信號處理器(DSP)供電。在許多應(yīng)用中，都可以使用微控制器、DSP或FPGA來提高系統(tǒng)效率，方法是：在處理器處于待機模式時降低內(nèi)核電壓。在VDD_INT電壓（內(nèi)核電壓）降低（例如，在DSP在低負載狀態(tài)下運行時，從1.2 V降低至1.0 V）時，多種DSP，包括ADI提供的ADSP-BF527 都可以更高效地運行。處理器的功耗在很大程度上與其時鐘頻率和工作電壓的平方成比例。將ADSP-BF527的電源電壓降低25%，動態(tài)功耗會降低超過40%。ADI的許多DSP都具有類似特性。
圖2. 具有DVS功能的ADP2147開關(guān)穩(wěn)壓器可實現(xiàn)ADSP-BF527的高效運行。
改善負載瞬態(tài)后的恢復(fù)速度
如之前的兩個示例所示，使用DVS的常見原因是提高效率或降低損耗。但是，也存在其他一些有趣的應(yīng)用。許多系統(tǒng)都要求采用經(jīng)過精準調(diào)節(jié)的電源電壓。對于圖3所示的電壓范圍，可以使用1.2 V內(nèi)核電壓。該電壓可以為1.2 V ± 10%。在這個示例中，在靜態(tài)負載下和負載動態(tài)變化時都要保持電壓不變。如果將反饋控制設(shè)置在允許范圍的中間，一半范圍適用于靜態(tài)誤差源，也適用于負載瞬態(tài)之后的動態(tài)電壓變化。有一個小技巧，即在低負載時稍微提高輸出電壓，在高負載時稍微降低輸出電壓。在高負載情況下，有時會采用更低負載，此時一般出現(xiàn)小幅度電壓過沖。可以通過稍微降低高負載的設(shè)定點電壓，將這種電壓過沖保持在允許范圍內(nèi)，如圖3所示。左側(cè)為高負載，右側(cè)為低負載。
圖3. 基于負載電流動態(tài)調(diào)節(jié)電源電壓。
相反的情況自然也適用。當負載較低時，它在某個時間點會上升。可能動態(tài)出現(xiàn)電壓過沖。在低負載下，電壓稍微升高，因此仍保持在允許范圍內(nèi)。對于這種特性，通常稱之為電壓自動定位。
除了上述應(yīng)用外，還有許多其他應(yīng)用的動態(tài)變化電壓也是有利的。例如控制直流電機、操作執(zhí)行器，或驅(qū)動Peltier元件進行溫度調(diào)節(jié)。動態(tài)電壓調(diào)節(jié)是指動態(tài)調(diào)節(jié)生成的電壓，對于許多應(yīng)用，這種調(diào)節(jié)非常有幫助，甚至是必要的。特別是在數(shù)字控制電源中，DVS很常見，也很容易實現(xiàn)。 |
