電源: テレコム/サーバー AC/DC 電源: デュアル・コントローラ: デジタル

サーバー AC/DC 電源およびテレコム用整流器のブロック図(SBD)。TI のデジタル・コントローラ、高性能ドライバとトランシーバを使用。

設計上の考慮事項

現在、AC/DC 電源の開発者が直面している課題として、高力率、低 THD、さまざまなライン条件や負荷条件における高効率、高電力密度または小型化、高信頼性および低システム・コストを実現することが挙げられます。インターリーブ PFC、ブリッジレス PFC、フェーズ・シフト・フルブリッジ DC/DC、LLC 共振 DC/DC、ZVS PWM DC/DC などの高度な電源回路技術を取り込むことを最新の設計では一般的に要求されています。さらに、OEM には洗練された異常検出、電力測定、I2C または CAN インターフェイス経由の包括的なステータス報告などの追加機能が求められます。

デジタル・コントローラには、PWM 制御と追加機能を組み合わせて、部品数や BOM を削減するというという明らかな利点があります。また、条件ごとに異なる補償方式を実装できるため、さまざまなライン条件や負荷条件下での高力率、低 THD、および高効率を達成できます。これは、異なるパラメータを使用するように単純な場合もあれば、位相補償、PWM 周波数の抑制、または急激なライン条件や負荷条件の変化に対するフィード・フォワードなど、異なる補償回路への切り替えのように手の込んだ方法もあります。検出電流のオーバー・サンプリングやバイアスなどの技法は、高ライン電圧や軽負荷条件において PF や THD を改善するための例として実装できます。デジタル・コントローラの他の利点として、同じハードウェアをベースにした異なる製品に対して、さまざまなバージョンのファームウェアを使用できるため、ハードウェアの変更に伴う時間やコストを節約できることが挙げられます。

ほとんどの AC/DC 電源では、デュアル PWM コントローラ、PFC コントローラおよび DC/DC コントローラが使用されています。これは、TI のデジタル・コントローラを使用するアプリケーションにも当てはまります。TI のデジタル・コントローラは、どのような場合も PFC または DC/DC の性能を損なうことなく、PFC と DC/DC 制御の両方を組み合わせることができます。シングル・コントローラを使用する場合の課題は、絶縁境界を介した出力電圧の検出と負荷分散制御です。また、その主な利点は、機能の統合であり、2 つの異なるコントローラを扱う必要がなくなります。

デジタル・コントローラは、高速オンチップ AD コンバータを使用して、電流と電圧のサンプリングおよび変換を行い、高速 CPU を使用して補償を実行し、制御または PWM デューティを更新し、柔軟な PWM モジュールを使用して異なる電源トポロジに対する PWM パターンを生成します。また、別の CPU 帯域幅と追加のペリフェラルを使用して、システム監視タスクと通信タスクも行います。PWM 生成に直接関係しているオンチップ・アナログ・コンパレータは、CPU の帯域幅を節約し、ループ帯域幅を増加するためのペリフェラルとしても幅広く使用されます。高周波数 PWM スイッチングでの高分解能 PWM は、現在の設計にとって非常に重要になっています。

デジタル・コントローラは、ソフトウェア・コードを実行することによって、制御およびシステム監視機能を実行しています。つまり、信頼性の高いコード開発とデバッグ・ツールが重要になります。

高性能 FET ドライバ UCD7XXX ファミリは、高速、高電流、および高速の過電流保護を特徴としています。また、デジタル・コントローラと直に接続できるように設計されています。TI の UCC27xxx ドライバはデジタル・コントローラと組み合わせて使用することもできます。

TI の統合ホット・スワップ電力コントローラは、公称 -48V のシステムに対して最適化されています。このデバイスでは、負荷電流スルーレートが制御され、ピーク振幅が制限されます。ほとんどのホットスワップ・コントローラには、高精度プログラミングや監視用のデジタル・インターフェイスが搭載されており、パワー・グッドや異常検出出力も備わっています。

その他の高性能アナログ・パーツは、センサのフィードバック、絶縁、通信トランシーバなどの重要なシステム機能を提供するためにも利用できます。

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