当前位置: 深圳鼎森电子 > 资讯中心 > Microchip资讯 > 正文

数字信号控制器(DSC)响应节能倡议

日期:2012-7-20阅读:来源:未知    ★★★
在经典物理学中,能量守恒定律认为,“能量既不会凭空产生,也不会凭空消失;它只能从一种形式转化为另一种形式。”数千年来,我们已经将多种能源转化为许多有用的形式;比如将矿物燃料转化为汽车行驶的动力,将核能用于发电,等等。在能量转换过程中由于各种各样的原因,并非所有能量都能转化为有用的形式,主要原因包括转换效率低和技术局限。提高能源效率是降低能耗和碳排放量的有效途径。数字信号控制器(DSC) 能以更低的成本提升各种应用中的能效。
     照明应用的新趋势:高强度气体放电灯(HID)与发光二极管(LED)
研究表明,在印度广泛使用的传统白炽灯泡消耗的电能占其国内总能耗的 30%,合计高达
8,000 至10,000 兆瓦。如果采用阴极管荧光灯(CFL)、高强度气体放电灯(HID)和发光
二极管(LED)则能节省 6,000 兆瓦的电能。CFL 灯可满足家庭照明之用,但不能完全满
足所有照明需求。很多商业建筑和写字楼、街道以及公园都要求更好的发光和聚光效果。
采用HID 灯和LED 照明可满足这种需求,同时能节省大量能源。
HID 灯是目前功效(以每瓦流为单位)效能最高的灯。HID 灯若要正常工作,需要有镇流
器提供适当的启动电压和电流,激发放电,并为电弧持续发光提供能量。在镇流器中使用
DSC,能综合提供恒定功率控制、电灯工作模式控制和灯泡使用寿命预测等多种功能。DSC
通过采用能够支持不同工作模式的内置高分辨率脉宽调制(PWM)模块,帮助灵活选择最
佳电源拓扑。另外,将功率因数校正(PFC)技术应用于镇流器不仅有助于降低传导噪声,
而且提高了系统综合效率。总之,DSC 解决方案提供了一个通用平台;用户可对该平台进
行优化,以适应不同类型的 HID 灯。
由于研发投入的加大,LED 的功效迅速提高,有望在短期内超越 HID 灯。在所有照明解
决方案中,LED 耐用性最高,使用寿命最长。而且,它还能用于可变色照明系统中。LED
系统的使用寿命可达 50,000 小时甚至更长。当 LED 的光输出降至原始值的 70%(L70)
以下时,其使用寿命终止。为使 LED 的工作寿命达到最长,必须控制灯的工作电流和环
境温度。可使用一个 DSC 来执行和控制多个 LED 恒流驱动电路,这在可变色应用中大有
用处。同一器件还能控制 PFC 输入级。在对可靠性要求极高的应用中,包括用于工业领
域或户外环境的应用,可采用电子温度管理作为机械热保护的补充。
2
利用 DSC 提高电源效率
作为电信、消费电子和计算机产品的有机组成部分,电源已经从线性模式转变为开关模式。
开关电源(SMPS)的功效一般为 75%,其余电能都变成热而浪费掉了。如果将电源效率再
提高 15% 到 18%,就能显著提升节能效果。为此,必须利用零电压转换(ZVT)及同步整
流与谐振转换等高端开关技术来大大降低开关损耗。也可以购买分立式PWM 控制器或使用
DSP 片外外设来实现这一功能,但这两种方案的费用更高。
最近对DSC 进行了改进,使之包含一些适用于数字电源转换应用的高性能片内外设,能以
一种低成本、高效益的方式实现上述目标。专为高效电源应用设计的 DSC 能为执行控制
循环软件提供所需的速度,同时提供片上高分辨率 PWM 模块来支持动态相移和软开关功
能。高速度、高分辨率 PWM 能够降低变压器及其他相关电感和电容的大小。内置模拟比
较器及采用异步采样方式的参考数模转换器(DAC)和模数转换器(ADC),都十分有利于
电流模式控制。Microchip 专门用于开关电源(SMPS)以及数字电源转换的dsPIC® DSC 系
列可支持多种不同的电源拓扑,并提供占空比分辨率达到 1 纳秒的独立 PWM。可配置的
内部控制结构能使 PWM、ADC 和比较器彼此直接交互,无须占用 CPU 带宽。
除了提高效率以外,采用 DSC 的数字电源转换方法还能为整个电源范围提供单个控制器
平台。很多体积过大、功率过高的分立元器件都可以撤除,从而降低物料清单(BOM)成
本并节省电路板空间。制造商也能受益于测试和维护成本的降低,使得用户在实现更高电
源效率的同时又得到了实惠。
使用永磁同步电机,提升家电的“能源之星”评级
印度能源效率局(IBEE)正对家用电器强制实施“能源之星”评级计划,旨在为消费者在
节能方面提供明智之选。采用“能源之星”评级的电器包括空调、洗衣机、电风扇和冰箱
等。在家电中使用永磁同步电机(PMSM)可以节能,因为这种电机可变速运行以优化性能,
同时实现可靠而安静的运行。在采用 PMSM 的家电中,磁场定向控制(FOC)因无需位置
传感器而降低成本,同时节省了制造和维护成本。这是因为位置传感器的安放或更换成本
远高于传感器本身的成本。FOC 使制造商能在成本略微增加的情况下生产出高效节能型家
电,而消费者在两年内就能收回这部分多出的成本。使用单片机/外设或专有FOC ASIC 可
以实现更为复杂的电机FOC 控制算法。DSC 是一种低成本替代方案并为上述应用带来多种
优势,原因是电机控制外设与 DSP 资源都包含在同一个器件中。例如,dsPIC® DSC 电机
控制系列具有 ADC 功能,能以 1 msps 的速率同时转换 4 路输入信号。ADC 具有多个触
发选项,允许利用廉价的电流检测电阻来测量电机相绕组电流。另外,dsPIC DSC 能在单
块芯片上执行电机控制和有功PFC 算法,十分适合于必须使用清洁电力的应用。
促进可再生能源的利用:太阳能逆变器
太阳能逆变器在印度正受到越来越多的青睐。它提供一种选择:既可以独立运转,又能并
入现有电网。在分立式系统中,需要采用精密电子器件对电池有效充电,然后将电池中存
3
储的电荷转化为 230 V AC,用于家庭照明和供暖。如果并入现有电网,太阳能逆变器产
生的多余电能就会馈入电站电网,从而减少用户的电费。各种电源转换(包括直流到直流
和直流到交流)通常都在逆变器中完成。采用高性能片内外设(如 PWM、ADC 和模拟比较
器)的 DSC 的发展有助于电源转换各个阶段完成任务。DSC 所支持的高效高速开关功能
有助于淘汰那些大个头磁性元件及储能元器件。另外,软件中采用的数字控制循环具有自
校正功能,因而能不受元器件公差影响。
总之,低成本 DSC 的功能可以完美迎合能源效率和清洁电力的需求。有了 DSC 的支持,
数字电源控制技术如虎添翼,能以很低的成本实现很高的效率。
关键字:MICROCHIP,DSC,数字信号控制器
热卖工具