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數位電源控制的最後一塊拼圖 - 在線更新韌體
 

【作者: 李政道】   2018年05月24日 星期四

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在當今日新月異的時代,數位化應用已是日益廣泛,無所不在的地步。就連最常見的電源區塊,也已經一步一步更大範圍的轉換到數位電源的領域上,以更極致的控制美學與更彈性的調配能力,用於追求系統的最佳化,效能最大化的最佳狀態。然而這樣就是數位電源的終點?


想必不是,這之間存在一個問題需要克服:如何更新韌體並同時維持電源穩定輸出?


無論是為了增加功能,或者解決存在的問題而需要更新韌體,於一般的應用中,這是普遍又再簡單不過的功能。但對於數位電源來說卻是個難題,因為一般而言,更新韌體時,數位控制迴路會處於暫停的狀態,並且維持很長一段時間,若此時輸出負載發生變化,控制停擺的這段期間內,輕者輸出無法維持在合理範圍內,更甚者極可能造成電源損毀。


Microchip因應客戶需求推出新系列dsPIC33EP GS產品,不僅能夠在線更新韌體且不需擔心電源控制停滯的問題,還能夠同時保存新舊兩版本韌體於單晶片中但不會被非法讀取仿冒。


從下方圖(一) 可以看出,Partition 1 & 2分別表示兩個獨立的韌體版本,此系列可以操作在兩種模式,單一啟動區塊與雙啟動區塊模式。雙啟動區塊模式時,個別區塊之間是無法互相讀取的,以確保客戶智慧結晶受到保護。


 Dual-Plash示意圖


dsPIC33EP GS產品在燒錄新版韌體期間,舊版依舊能正常運作,不受任何影響而導致電源失去控制。燒錄完成後即可在彈指之間,快速切換到新版本韌體,並立即開始運作新版韌體。


本文透過圖(二) Microchip Digital Power Starter Kit II做基本的驗證說明。此實驗版是一塊數位控制電源板,可運用dsPIC33FJ GS以及dsPIC33EP GS兩個系列,其中包含一個獨立的DC/DC同步降壓轉換器和一個獨立的DC/DC升壓轉換器,兩個轉換器皆具備了同步整流功能,並且能支援電壓與電流兩種控制模式。為方便實驗,於每個轉換器輸出皆有MOSFET控制的電阻負載,當然也能連接使用外部負載做更複雜的調整。人機界面則預留有電壓、電流、溫度和故障條件的LCD顯示器。同時此實驗版已整合了的燒錄與除錯器,可直接使用USB介面進行燒錄與除錯。


 Digital Power Starter Kit II


觀察圖(三) 實際動態切換韌體版本展示圖可以得知,原本V1.0版本採用的是效能較差的2P2Z控制方式,較低的相位餘裕,當輸出有大範圍的動態負載變動時,會造成較大的輸出電壓變化量,並且有振盪現象。接著圖3中間為韌體進行切換,約3.15us後,其韌體已經是新的版本V1.1,由於新韌體V1.1採用的是3P3Z的控制方式,其增加了相位餘裕,大幅度降低輸出電壓變化量,同時也解決了振盪現象。圖中CH1黃色線為輸出電壓,於3.15us的切換期間,輸出電壓並沒有任何改變,用以確保韌體切換不會影響電源的控制,保證電源的持續性。


實際動態切換韌體版本展示圖


歡迎到Microchip的Intelligent Power網頁及資源中心閱讀更多的資料與訊息:


http://www.microchip.com/design-centers/intelligent-power


http://www.microchip.com/DevelopmentTools/ProductDetails.aspx?PartNO=DM330017-2


作者 李政道 Microchip應用工程師


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