开关变换器的模拟控制发展到今天，在建模方法、控制技术和工程应用等各方面都比较成熟。但仍存在不可克服的问题：①控制电路复杂、采用元器件较多，不利于向小型化发展；②一旦控制电路成型，不易修改，调试不方便；③控制不灵活，不易实现复杂控制策略，等。要解决这些问题，全数字控制是开关变换器发展方向。全数字控制的优点：数字信号与混合模数信号相比可以标定更小的量，芯片价格也更低廉；对电流检测误差可以进行精确的数字校正，电压检测也可更精确；可以实现快速、灵活的控制设计和复杂控制策略等。

目前，开关变换器的控制已由模拟控制，模数混合控制，逐步进入到全数字控制阶段。但过去数字控制在DC-DC变换器中用得很少。近两年来，已开发出用于电源的高性能全数字控制芯片，费用也逐步降到比较合理的水平。目前，欧美国家已有多家公司开发并制造出开关变换器的数字控制芯片及软件。

1.基于单片机的控制技术

基于单片机的控制技术是采用单片机通过外接A/D转换芯片对检测信号进行采样，采样后对采得的数据进行运算和调节，再将结果通过D/A转换后传到PWM芯片中，实现单片机对开关变换器的间接控制，如图2-7所示。

开关变换器的单片机控制特点：技术上比较成熟，设计方法容易掌握，且对单片机要求不高，成本较低。但控制电路采用多个芯片，电路相应较复杂，数据经A/D、D/A转换存在较大的延时，影响动态性能和稳压精度。实际中有的单片机将PWM集成其中，但由于产生的PWM输出频率和精度成反比，无法获得足够频率和精度的PWM输出信号，适用范围有限。

2.基于数字芯片DSP的控制技术

基于DSP的控制技术是采用高性能的数字芯片完成信号采样A/D转换和PWM输出等，通过DSP对变换器实现直接控制如图2-8所示，但由于输出的数字PWM信号功率不足以驱动功率开关管，需通过驱动芯片实现开关管的驱动。

图2-7 单片机控制结构框图

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图2-8 DSP控制结构框图

开关变换器的DSP控制技术特点：与用单片机控制相比，DSP自带了ADC，简化了电路设计；采样和运算速度较高（如参考文献[28]介绍的TMS320LF2407内置了的10位ADC转换器，完成一次A/D转换只需500ns，而最快的8位单片机要用几微秒），能快速有效地实现各种复杂的控制策略，动态性能和稳压精度较高。但由于DSP控制技术较难掌握，对设计者要求较高，DSP芯片的结构较复杂，相应成本较高，难以在开关变换器控制中广泛应用，目前主要应用在要求变换器性能很高且价格昂贵的场合。

3.基于FPGA的控制技术^[29，30]

现场可编程门阵列（Field Programmable Gate Array，FPGA）是在PAL、GAL、EPLD等可编程器件的基础上发展的数字器件。它是作为专用集成电路（Application Specific Integrated Circuit，ASIC）领域中的一种半定制电路而出现的。它既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。

图2-9 基于FPGA数字控制结构Buck变换器

如图2-9所示是基于FPGA的数字控制Buck变换器结构框图，图中数字控制电路由控制器（FPGA）、数模转换器（ADC）、多路选择器（MUX）组成。其中控制器包括了ADC采样控制、数字补偿器（COMP）、数字脉冲宽度调制（DPWM）等单元。

由于DSP和FPGA都具有很强的数据处理能力，因此都能用于实时性要求高的开关变换器的数字控制器设计中。但它们还是有区别的：①DSP的运算主要是按先后顺序执行程序语句；而FPGA是基于硬件的数据处理器，所有程序结构是并行执行的。②DSP的接口定义是用户不能定义的；而FPGA的接口可由程序定义。③不同厂家DSP的语言开发系统是不能通用的；而FPGA的语言有相关的标准，可直接用于不同型号的FPGA。④性价比方面，DSP自带ADC，但在对采样精度和速度要求高的场合，往往满足不了开关变换器的要求，需考虑外置高性能的ADC，会造成DSP内部资源的浪费。因此，参考文献[30]认为FPGA在用于高性能开关变换器的数字控制器中具有一定的优势。