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Qu'est-ce qu'une alimentation numérique: une introduction

Qu'est-ce qu'une alimentation numérique: une introduction

Les alimentations numériques sont de plus en plus utilisées car elles sont capables de fournir des niveaux de performance améliorés par rapport aux alimentations électriques plus traditionnelles.

Les termes alimentation numérique et puissance numérique sont utilisés par de nombreuses entreprises pour décrire leurs nouveaux produits d'alimentation électrique.

L'alimentation numérique et l'alimentation numérique peuvent signifier différentes choses pour différentes personnes. Pour certains, le terme alimentation numérique peut désigner vaguement une alimentation qui utilise une technologie de commutation, c'est-à-dire une alimentation à découpage.

Mais le terme alimentation numérique ou alimentation numérique se réfère en réalité à une alimentation dans laquelle la technologie numérique est utilisée dans la boucle de rétroaction et pour le contrôle de l'alimentation. En d'autres termes, une alimentation numérique utilise la technologie numérique pour le contrôle et la surveillance de la sortie ainsi que d'autres aspects du fonctionnement de l'alimentation.

Qu'est-ce que la puissance numérique: une définition

Beaucoup de gens peuvent se demander: qu'est-ce que la puissance numérique? La réponse à cela est de fournir d'abord une définition de la puissance numérique, puis d'approfondir le sujet pour en compléter les détails.

Digital Power peut être défini comme des applications d'alimentation qui utilisent des solutions gérées numériquement et contrôlées numériquement pour fournir des fonctions de configuration, de surveillance, de rétroaction et de supervision ou de contrôle qui s'étendent au contrôle en boucle complète à l'aide d'algorithmes matériels et logiciels numériques.

Principes de base de l'alimentation numérique

Le but d'une alimentation est de convertir une tension d'entrée fixe ou variable en une tension de sortie fixe.

Afin de fournir les sorties de tension précises régulées, les alimentations utilisent une rétroaction négative pour détecter l'erreur de la sortie requise mesurée par rapport à une référence définie et renvoyer cette tension d'erreur à l'entrée pour corriger l'erreur.

La manière traditionnelle de procéder à cette rétroaction consiste à utiliser des techniques analogiques, mais elle peut également l'être à l'aide de techniques numériques. Cela permet des niveaux de flexibilité beaucoup plus élevés et offre la possibilité d'améliorer les performances.

En général, les techniques d'alimentation numérique sont appliquées aux alimentations à découpage. Ceux-ci fonctionnent en ayant un transistor passe-série qui est activé et désactivé. Plus il reste allumé longtemps, plus le condensateur de sortie pourra se charger, et donc plus la tension de sortie sera élevée. En d'autres termes, le commutateur est modulé en largeur d'impulsion.

Le cycle de service de la modulation de largeur d'impulsion est contrôlé par la boucle de rétroaction au sein de l'alimentation. Si la tension de sortie tombe trop loin ou si la charge est augmentée, la largeur de l'impulsion est augmentée pour permettre à plus de charge d'être tirée du condensateur de sortie sans que la tension ne baisse. De même, si la charge est réduite, la largeur de l'impulsion est également réduite pour maintenir la même tension de sortie.

Dans le cas d'une alimentation numérique, la boucle de rétroaction utilisée pour contrôler la modulation de largeur d'impulsion est numérique.

Pour ce faire, le signal de retour est converti en un nombre numérique à l'aide d'un convertisseur analogique-numérique.

Le numéro de signal de retour résultant est comparé numériquement à un numéro de référence défini de la tension requise et un terme d'erreur est généré.

Le terme d'erreur est entré dans un équivalent numérique d'un filtre de boucle. Ceci est connu sous le nom de filtre proportionnel-intégral-dérivé ou PID. Les trois termes correspondent à trois éléments du filtre qui agissent en parallèle:

  • Proportionnel: Cet élément du retour d'alimentation numérique fournit le gain pour le signal d'erreur. Si le gain est réglé à un niveau élevé, la tension de sortie de l'alimentation reviendra rapidement à sa valeur requise.
  • Intégral: Le chemin intégral dans la boucle de rétroaction de l'alimentation numérique est l'intégrale dans le temps des tensions d'erreur passées et permet de maintenir une tension de sortie constante même lorsque le signal d'erreur est nul.
  • Dérivé: Ce chemin à l'intérieur de la boucle de rétroaction pour l'alimentation numérique définit le taux de variation du signal d'erreur. Lorsque la sortie de l'alimentation revient plus près de la valeur requise, le taux de variation est réduit et de cette manière le dépassement est considérablement réduit.

L'utilisation des trois éléments de la boucle de rétroaction pour l'alimentation numérique permet de maintenir la stabilité de la boucle tout en maintenant une erreur de décalage zéro.

Avantages de la puissance numérique

Il existe de nombreuses raisons d'utiliser des alimentations numériques; les avantages de la puissance numérique signifient qu'elle a beaucoup à offrir.

  • Les paramètres peuvent être modifiés pendant le fonctionnement: Les alimentations numériques offrent une flexibilité considérable. Une manière dont cela peut être utilisé de manière avantageuse consiste à modifier les caractéristiques de l'alimentation électrique pendant qu'elle est en fonctionnement. Cela pourrait être utilisé, par exemple, pour changer les caractéristiques si la charge passait de pleine charge à très petite, ou si la température changeait, etc.
  • Compensation de la dérive des composants: Un algorithme peut être introduit dans une alimentation numérique pour compenser les changements de valeurs des composants dus à l'élévation de température, aux variations de tolérance et même au vieillissement.
  • Opération coordonnée: De nombreuses alimentations ont de nombreuses sorties différentes. L'utilisation d'une alimentation numérique peut faciliter la personnalisation de la réponse des alimentations afin que les changements sur l'un puissent affecter la sortie des autres. Un exemple simple peut être qu'une offre devrait venir après les autres dans certaines situations. Bien qu'un exemple simple comme celui-ci puisse être mis en œuvre en utilisant une alimentation analogique, des fonctions plus complexes peuvent être implémentées beaucoup plus facilement en utilisant une alimentation numérique.
  • Boucle de rétroaction plus rapide: L'utilisation d'une boucle de rétroaction analogique avec ses condensateurs inhérents, etc. a tendance à ralentir le temps de réponse de l'alimentation globale à tout changement. L'utilisation d'une alimentation numérique peut améliorer son temps de réponse à tout changement.
  • Améliorez les performances EMI: L'EMI est un aspect important de toute conception, et pour les alimentations à découpage, cela peut être un problème majeur car les pics de commutation peuvent entraîner une augmentation des émissions rayonnées. La technologie d'alimentation numérique peut y contribuer en modifiant la vitesse de montée en marche du MOSFET de puissance série en réponse aux changements de charge.

L'utilisation de la technologie d'alimentation numérique présente de nombreux avantages. En conséquence, cette technologie est de plus en plus utilisée dans les conceptions d'alimentation électrique de toutes sortes.

Mettre en œuvre la puissance numérique

Les alimentations numériques sont généralement construites autour de circuits intégrés d'alimentation numériques qui ont été spécialement conçus pour ces applications.

Une nouvelle génération de puces d'alimentation numériques a été développée par un certain nombre de sociétés de gestion de l'alimentation et celles-ci constituent la base des alimentations en résultant. Une grande partie du travail de développement a été effectuée et des kits de développement sont disponibles pour permettre aux conceptions d'être commercialisées plus rapidement.

Les alimentations numériques sont de plus en plus présentes sur le marché. De plus, le terme est utilisé sans distinction par beaucoup pour décrire une alimentation qui peut être simplement une alimentation à découpage. Il est parfois nécessaire d'examiner de près les spécifications de l'alimentation pour s'assurer qu'il s'agit d'une véritable alimentation numérique et qu'elle offre des performances améliorées par rapport à d'autres types plus traditionnels.

Voir la vidéo: Le transistor: tutoriel #3 - le générateur de courant (Novembre 2020).