50W?1kW的中小功率段，是工業設備電源中出貨量較大的主力領域然而，對于傳統的微控制器而言，受成本和功耗瓶頸的限制，在這一領域應用數字控制技術尚不具備現實可行性。ROHM開發的LogiCoA?采用模擬與數字相結合的事件驅動方式，直面這一挑戰。以接近模擬控制的成本，實現了校準、日志記錄以及支持多種拓撲結構等高級功能。
前言
電力電子技術正在飛速發展，市場對更智能、更高效且更具可擴展性的電源解決方案的需求也日益高漲。雖然數字控制具備實現這些功能的潛力，但受限于微控制器的成本及功耗問題，其在中小功率段（50W～1kW）的普及應用一直相對滯后。因此，在該領域，模擬控制依然占據主導地位。模擬控制雖然具備低成本、低功耗的優勢，但在功能方面存在較大局限。
本文將闡述ROHM的LogiCoA?是如何應對這一長期存在的課題的——通過融合模擬的高效性和數字的靈活性，在工業設備的主力市場中實現了高級數字控制的實際應用。
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“為什么數字控制
未能普及至中小功率段？”
數字控制電源用的微控制器，并非什么新概念。很多半導體制造商已經在這一領域提出了各自的解決方案。LogiCoA?的卓越之處，在于其攻克了傳統微控制器無法解決的難題。
數字控制用的微控制器主要被限制在輸出功率超過1kW的大功率領域中。而50W?1kW左右的中小功率段是出貨數量龐大的主力市場。然而，傳統的微控制器因成本和功耗的限制，一直難以在該領域廣泛應用。
圖1：工業設備電源系統中的電力控制方式劃分
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PWM控制環路結構的創新
針對這一課題，LogiCoA?通過融合模擬與數字技術，實現了突破性解決方案。
在一般的數字控制電源中，通過A-D轉換器和CPU/DSP相結合來構成PWM控制環路。為更大程度地減少控制環路內的延遲，高速A-D轉換器和高性能CPU/ DSP不可或缺，這也是高成本、高功耗的主要原因。
LogiCoA?徹底重構了PWM控制環路的結構。利用外置的模擬補償器（如誤差放大器）替代高速A-D轉換器，并將其輸出信號作為內置高分辨率定時器的觸發信號。如此一來，無需通過CPU，即可在每個時鐘周期內控制PWM信號的占空比。這種由來自模擬補償器的信號輸入來觸發并啟動控制的方式即為“事件驅動方式”。
通過這一結構的創新，與傳統的數字控制用微控制器相比，成本可降至約1/3至1/4，功耗更是大幅降至約1/30。數字控制技術在工業設備中小功率段電源中的應用，終于成為現實。
* RMOS（實時微操作系統；Real time Micro Operating System）
圖3：采用了 LogiCoA? 的電源系統的結構
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配備日志功能和校準功能
LogiCoA?雖然在IC內部內置了CPU，但卻特意將CPU從實時PWM控制環路的運算中分離出來。CPU在后臺運行，通過用戶自定義的軟件例程處理電源的啟動與停止、輸入輸出監控、電流檢測以及外部通信管理等功能。這種架構帶來了以下突出的功能優勢：
· 支持多種拓撲結構
· 校準功能
· 日志功能
圖4：通過控制用PC對從LogiCoA? MCU收集到的日志數據進行分析，可以監控應用產品和電源單元本身的運行狀態。
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