如何用FPGA構建更出色的DC/DC調節器

數字控制相對于傳統模擬方法的優勢有很多，遠遠超過了數字控制組件參數變化帶來的相關問題（圖1顯示了FPGA控制的降壓轉換器）。相對于傳統方法而言，FPGA能夠以更快的頻率運行，并能更迅速地對瞬變電流負荷做出積極響應（在某些應用中可能減少對多相轉換器的需求）。控制算法可通過DSP和控制理論技術加以調節，以確保設計實施的高效性——例如，較輕負荷下進行脈沖跳躍以及持續和斷續模式之間的切換等。濾波等DSP技術可替代用于反饋電壓或感應電流的濾波電容等外部組件的需求。數字濾波器能滿足比許多模擬應用采用的簡單RC濾波器更嚴格的濾波要求。

使用FPGA時，實施DC/DC轉換器所需的邏輯封裝面積相對較小（極簡單的轉換器不到100個Slice），這意味著單個器件即可生成幾個輸出軌，從而進一步降低實施成本。

我們在EADS Astrium的團隊實施了面向Xilinx XC3S50AN的數字控制算法，所需資源僅為現有觸發器的5%以及現有查找表的12%。圖2和圖3顯示了驅動1V和3.3V輸出時混合信號算法運行的模擬結果，從中可以明顯看出，我們能用基于FPGA的控制系統準確獲取所需的輸出電壓。

設計人員越來越多地在此前使用模擬組件和微處理器的應用領域采用FPGA。FPGA在負載點開關模式電源中的應用潛力很大，能讓制造商和產品最終用戶都受益匪淺。