LLC同步控制or异步控制

LLC是现今广泛使用的一种拓扑结构，关于它的建模和控制有很多文章。今天聊聊一个关于LLC控制环路的小话题，LLC是同步控制好还是异步控制好?
这里同步控制不是指同步整流。它是指控制环路的采样周期（也有人称它控制周期）是PWM的整倍数，这个整倍数一般是1，也可以是大于1的某个整数，但一般是不会很大的数。一个例子是PFC的电压环，因为它的带宽很小，只有几Hz，采样周期等于PWM周期没有必要，或者说高速采样周期带来的好处并不足够大，所以我们可以用一个比较大的采样周期，甚至10倍以上PWM周期作为电压环的采样周期。异步控制是指环路的采样周期和PWM周期不存在整数倍的关系，而且两者之间还有可能不存在固定的比例关系，而是表现出变化的比例关系。
在采用模拟控制方式的PWMIC应用里，同步控制概念比较容易忽视。在DC/DC领域里，同步控制的概念几乎没有人特别地提起，这是因为几乎所有拓扑的PWM频率都是固定的，采样周期的概念隐藏在电路模型和控制参数里（调节器的阻容）。在实际开发过程里，大家默认使用和思考的都是同步控制，像水中的鱼感受不到水一样，以至于忽视同步控制这个概念。这个默认在经典控制理论和现代控制理论里也确实是成立的，在实际开发工作中也是正确。
但在数字控制里，同步控制和异步控制是一个很我们必须搞清楚的问题，因为控制器的参数现在已经不是那些阻容了，而是一些明确的数字，这些数字是要我们明确计算出来的。和使用PWMIC相比较，盲调的做法在调试难度和效率上都会有很多障碍。在数字电源应用里，我们可以通过和PWMIC一样的方式通过设计调节器参数的方法实现不同倍数的同步控制，有的MCU还会提供一些特别的功能以方便实现不同倍数的同步控制，dsPIC通过初始化中的设定可以方便的实现几个PWM周期执行一次调节器。
当数字控制遇到LLC，同步控制或者异步控制的问题变得不可回避。在数字控制里，我们必须设定几个PWM周期调用一次调节器（一般是一个周期）。但在LLC里，它的频率是变化的, 如果基于PWM周期为基准来调用调节器，但是调节器的采样周期也变成一个变量了。举个例子，假定每个PWM周期调用一次调节器，当PWM=200KHz时，每个5uS调用一次调节器；当PWM变化为100KHz时，每10uS调用一次调节器。这样的话，对于调节器来说，它的执行时间间隔是不同的，这个采样时间间隔就是采样时间，一般记做Ts。问题在于，我们设计调节器的时候，Ts是个基本输入条件，是实现明确知晓的，所有的控制参数都和Ts相关。下图是是PID调节器的离散化公式，公式中的T就是采样时间Ts，可见T不同，对Kp，Ki，Kd每一项计算数值都有影响。

对于一个变化的Ts，调节器的设计变得难以进行。假定PWM为谐振频率进行设计的话，那么在远离谐振频率的工作点下，比如轻载，调节器的参数就会和当初设计值有差异，因为实际工作的Ts和设计时用到的Ts是不同的。因为控制周期和PWM成整倍数，这是同步控制，显然它会产生调节器参数适用性问题。
解决方法是用异步控制，即不要求Ts与PWM周期有固定整数倍关系。实际上，可以使调节器工作与固定频率，无论PWM频率是多少，调节器频率不变。对于这样一个固定Ts，调节器的设计就变得清晰明确。一般情况下，Ts不需要达到PWM谐振周期那么小的数值，毕竟带宽要求和谐振频率之间有足够的比例空间。
值得讨论的是，这种情况下，ADC采样是异步还是同步。从调节器的角度来看，一个与之且同步小延时的ADC采样是经济合理的，也是很容易实现的。但实际应用中，因为和PWM不同步，一定会有ADC的采样时刻与MOSFET开关同时发生的情况，这会影响ADC采样精度。一个折衷方案是ADC采样还是与PWM同步，即ADC由PWM触发采样，但调节器工作与异步的混合方式。虽然这样会使得ADC采样与调节器开始执行之间的延时变得不确定，但作为工程化的方法，相比与同步ADC采样+同步调节器，这个延时的影响不会那么明显，因为后者方式与PWM周期更新之间也是有一个变化的延时。
需要说明的是，同步控制在LLC等变频率拓扑里也可以正常且可靠的工作，异步控制是个性能的提升，并且使调节器调试过程更简单，代码的时序也更简单可控。

来源http://bbs.21ic.com/icview-2863268-1-1.html

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