Les derniers contrôleurs à signaux mixtes combinent le meilleur des deux mondes, analogique et numérique, en termes de conversion de puissance, explique Stephen Stella de Microchip Technology Inc.
Depuis l'avènement de la conversion de puissance numérique, les concepteurs ont été confrontés au choix d'appareils analogiques ou numériques pour leurs conceptions.
Chaque technique a ses propres avantages et inconvénients, mais le développement de pilotes à signaux mixtes ou hybrides permet aux concepteurs de combiner le meilleur des deux mondes pour la conversion de puissance.
Electronique analogique par performances
L'avantage de la conversion de puissance analogique est qu'elle offre un contrôle très efficace, tandis que l'inconvénient est qu'elle offre aux concepteurs très peu de flexibilité.
Une fois évalué pour chaque conception, le type d'optimisation choisi est appliqué à l'ensemble du profil de charge et à l'ensemble de la plage de fonctionnement de conversion de puissance.
Exploiter ce niveau d'optimisation sur l'ensemble du spectre de conversion de puissance de la conception est la norme de l'industrie depuis de nombreuses années car, bien qu'inflexible par nature, il offre également un contrôle efficace.
Cependant, les réglementations gouvernementales récentes et les attentes croissantes des utilisateurs finaux poussent les concepteurs à atteindre une plus grande efficacité.
Tout cela pousse la conversion de puissance analogique aux limites de son efficacité et convainc de nombreux concepteurs de passer à la conversion de puissance numérique.
Électronique numérique pour plus de flexibilité
Le principal avantage de la conversion de puissance numérique est qu'elle offre la flexibilité qui manque à la conversion analogique. Remplace un niveau d'optimisation de conversion de flux par une optimisation multipoint. Il offre également la possibilité de communiquer avec le système, permettant ainsi à la conversion de puissance de faire partie de l'optimisation globale des performances du système à long terme.
L'inconvénient de la conversion de puissance numérique est que cette flexibilité a un prix. La technique numérique augmente la complexité du système car la rétroaction analogique du système doit être numérisée avant de pouvoir être utilisée pour la gestion de l'alimentation. Cela signifie ajouter un convertisseur A/N et un processeur de signal numérique à grande vitesse ou un microcontrôleur pour fournir la puissance de traitement nécessaire pour obtenir un contrôle numérique. La vitesse de conversion A/N et la vitesse de calcul du microcontrôleur/DSP déterminent la bande passante de la boucle d'asservissement numérique. Par conséquent, si une conception nécessite plus de bande passante, elle devra être plus rapide et avec des convertisseurs A/N et des microcontrôleurs plus coûteux. Un autre facteur important est que les techniques de commande numériques sont très différentes des techniques de commande analogiques nécessaires. Passer du monde analogique au monde numérique nécessite un investissement important dans les compétences, les ressources, les outils et les processus nécessaires à la conception numérique et à l'ingénierie logicielle. Cet investissement peut constituer un obstacle important pour certaines entreprises.
La force combinée des conducteurs hybrides
Les fabricants de composants ont résolu ce dilemme en éliminant le choix entre la conception analogique et numérique avec des pilotes à signaux mixtes ou hybrides. En combinant la force de la conversion de puissance analogique et numérique, les contrôleurs hybrides surmontent les faiblesses inhérentes à chaque technique. Cela permet aux concepteurs d'obtenir la flexibilité d'une solution numérique avec l'efficacité, la régulation de charge et la réponse transitoire de la conversion de puissance analogique. Cela supprime également la nécessité pour les concepteurs d'acquérir des compétences spécialisées ou d'investir dans de nouvelles ressources et processus de conception. La figure 1 montre le schéma fonctionnel du MCP19111 de Microchip. Ce contrôleur hybride intègre un contrôleur analogique en mode courant crête et un petit microcontrôleur 8 bits. Offrant une régulation de puissance dans le domaine analogique, le microcontrôleur 8 bits intégré au MCP19111 fournit une puissance de traitement suffisante pour surveiller et ajuster les performances du contrôleur analogique. Le MCP19111 intègre également des pilotes MOSFET de puissance et un LDO moyenne tension. Ce haut niveau d'intégration permet au MCP19111 de réduire considérablement le nombre de composants externes requis pour la conversion de puissance et offre un degré de flexibilité qui ne serait pas possible avec la conversion de puissance analogique seule. Une très large plage de tensions de fonctionnement entre 4,5 et 32 V augmente encore la flexibilité pour le concepteur L'introduction de contrôleurs de conversion de puissance à signaux mixtes ou hybrides permet aux concepteurs de combiner les capacités de conversion analogique et la flexibilité de la commande numérique à un coût qui le rend accessible pour un large éventail d'applications. Alors que certains concepteurs continueront de choisir et d'accepter les limites de la conversion de puissance uniquement analogique ou uniquement numérique, d'autres combineront le meilleur des deux mondes en choisissant les fonctionnalités et la flexibilité des contrôleurs hybrides.
