数字电源数字控制状态机及伪代码实现

　　未完待续~~~

　　个人做数字电源有一段时间了，将近些年的感悟总结记录在下，欢迎大家多多指教，感谢！（参考Ti的UCD3138控制器的Demo Program）

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 一、基本控制逻辑状态机

　　　下图为常见的数字电源控制转态机。

　　　绿色椭圆为三个状态，黑色为转态转移路径，红色为发生异常后的状态转移路径。

 

 　　三个状态：

• • • Idle：该状态用于等待开机，该状态的主要任务是检测开机条件，如果满足开机条件，就会向下一个状态转换；如果检测到指定的异常，将会跳转到Idle转态。满足开机条件是Idle 转态的结束信号。
    • Ramp up：该状态用于实现软开关等特殊要求的，该状态会存在一个结束条件，当满足条件时，将会进入下一个状态；如果检测到指定的异常，将会跳转到Idle转态。
    • Steady：该状态用于实现稳态控制，电源主要功能均在此阶段实现。如果检测到指定的异常，将会跳转到Idle转态。

　　转态转换条件：

　　　　Condition one：控制器从Idle状态转换为Ramp up状态转换的触发条件，该条件包含以下几个检测项目：

• • • Enable Signal: 开机使能信号

　　　　Condition two：控制器从Ramp up状态转换为Steady状态转换的触发条件，该条件除了包含Condition one的检测项目外，还需要收到Ramp up结束的信号。常见的Ramp up结束信号有：

• • • 软启动时间满足
    • 输出电压达到设定范围
    • 输出电流达到设定范围

　　　　Condition three: 控制器从Steady 状态切换为Idle状态转换的触发条件，该条件包含以下几个检测项目：

• • • Disable Signal：关机使能信号

　　Error 事件：当满足异常条件中任何一条的时候，控制器立即切换到Idle转态。

• • • OCP：输入/输出过流
    • OVP：输入/输出过压
    • UVP：输入/输出欠压
    • OTP:  过温
    • UTP:  欠温

 二、改进控制逻辑状态机

　　　　电源启动的时候，输出电压或许不是从零开始启动，考虑到多模块并机的需求，现在主流数字电源常包含Prebias功能，控制状态机如下：

 

　　　　Prebias 的作用在另外一篇博文里面进行了详述，为了防止输出电压或者输出电流倒灌进数字电源，从Idle状态出来之后，在进行Ramp up之前，通常需要设定数字电源开始工作的初始状态，常见的几种方式有：

• • • 初始化开关频率
    • 初始化占空比

 　　　 Prebias 的目的是通过电源启动的初始化控制，减轻或者消除输出电流倒灌导致输出电压降低的现象。

　　      Prebias 状态的结束条件是完成初始化计算或者设定，自动退出Prebias状态。

三、目前主流控制逻辑状态机

 　　　　上面两种控制逻辑存在一个问题是，当发生Error事件的时候，电源切换至Idle状态，在Idle检测到满足开机条件时，再次开机。如果故障未被排除，再次开机可能导致电源损坏。

　　　　为了避免这种现象，主流的控制逻辑状态机将Error事件分为两类，一类事件允许再次开机的Error回到Idle转态，另外一类Error事件不允许再次开机或者得满足特定条件才允许再次开机。

　　

四、伪代码实现

 　　在整个程序的生命周期里面，需要定义一个变量state来指示当前程序所属的状态，而且该变量状态数量为有限个。

　　Plan A: 使用if else 做状态判断和切换。

int main()
{
    int state = 0;
    
    while(1){
        if( state == 0){
            task_A();
            state = 1;
        }
        else if( state == 1){
            task_B();
            state = 2;
        }
        else if( state == 2){
            task_C();
            state = 3;
        }
        //......
    }
}

 

 　　Plan B: 使用Switch函数做状态判断和切换。（Ti给的UCD3138程序就是使用的这种结构）

int main()
{
    int state = 0;
    
    while(1){
        switch( state ){
            case 0x00:
                task_A();
                state = 1;
                break;
            case 0x01:
                task_B();
                state = 2;
                break;
            case 0x02:
                task_C();
                state = 3;
                break;
            //......
            default:
                break;

        }
    }
}