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数字电源技术 数字电源具有高性能和高可靠性的特点,其设计菲常灵活。随著IC厂商 不断推出新型号、性能更好的数字电源IC产品以及用户对数字电源认识的深 入，数字电源的应用将会得到普及。 近年来，许多相关的因素导致对数字电源管理的需求急剧上升。许多板 卡设计人员已经转向开发屮问总线电源结构，通过使用多个单板DC/DC转换 器来产生不同矽器件所需要的多样化的电源要求。这导致一?个很明显的结果就 是在产品的设计、生产测试及日常使用的过程屮，配置、控制及监控这些电源 将变得更加的复杂。光是控制丄电/下电吋序就需要专门的可编程集成电路及 大量的额外部件，更别说用于灵活的系统级控制和诊断所需要的配置或实时反 馈设施。 H前许多高性能的DC/DC转换器仍是通过简单的无源元件产生的模拟信 号来进行设置和控制。即使具有最先进电源转换拓扑结构的高性能转换器，也 有可能需要使用外部调节电阻和电容来确定诸如？动吋间、输出点值及开关频 率等参数。当然，这些参数没有一个是可以在匆忙屮更改的，因此自适应的电 源管理方案就不可能实现。 除了一些专门用于微处理器(其以VID代码的形式为输出电压控制提供 有限的数字编程性)的转换器之外，市场上大多数砖形转换器、屮间总线转换 器及负载点(Point of load, POL)转换器仍然是采用模拟控制的。对数字控制 需求最为迫切的是非隔离负载点转换器，因为这些转换器广泛用于板卡上并为 器件提供最终电压。然而，这个需求也适合于隔离转换器，因此，毫无疑问， 设计者们希望能够很快得到其他的数字可编程电源。 一、数字电源的定义 数字电源或数字控制电源有儿种不同的含义。 简单的定义是通过数字接口控制开关稳爪器,这可能包括通过I2C或类 似的数字总线控制输出电压、开关频率或多通道电源的排序，？动、裕度控制、 加电和断电排序等等都可以通过一个或多个数字信号控制。实际JL, H前市场 丄的很多电源管理集成电路都以这种方式工作：通过数字接口控制模拟开关 稳压器。 第二个是给前面定义加上所谓的数字遥测。在这种情况下，提供 额外的控制功能以监视开关电源的状态，如温度、输出电流、输入电流、输入 电压、输出电压等，并根据需求或周期性地向主机报告。ID标记、故障状态 信息甚至时间标记事件等其他信息也可以存储在片JL菲易失性存储器屮，并在 将来某个时间报告这些信息，具有大量数字集成电路的高端系统是这类数字电 源的H标市场，而较低成本的消费类产品可能不需要这样的信息。 第三个也是最野心勃勃的数字电源含义是，用数字电路彻底取代开关稳 压器屮的所有模拟电路。据说这样将使开关稳压器更容易设计、配置、稳定、 调节和销售。更进一步的理由是，通过编写儿行简单的代码，一个核心数字电 源集成电路就可以配置成升压稳压器、降压稳压器、负输出、SEPIC、反激式 或正激式转换器。正是数字电源的这个含义最难以理解，因为从根本丄来说， 电源是模拟的。甚至用ADC和DSP取代误差放大器和脉冲宽度调制器的数字 开关稳压器也仍然需要电压基准、电流检测电路和开关或FET驱动器。此外, 电感器或变压器和电容器在实现数字电源吋也是不能没有的。 二、数字电源与模拟电源的区别 数字电源与模拟电源的区别主要集屮在控制与通信部分。在简单易用、参 数变更要求不多的应用场合，模拟电源产品更具优势，因为其应用的针对性可 以通过硬件固化来实现，而在可控因素较多、实吋反应速度更快、需要多个模 拟系统电源管理的、复杂的高性能系统应用屮，数字电源则具有优势。 此外，在复杂的多系统业务屮，相对模拟电源，数字电源是通过软件编程 来实现多方面的应用，其具备的可扩展性与重复使用性使用户可以方便更改工 作参数，优化电源系统。通过实吋过电流保护与管理，它还可以减少外囤器件 的数量。数字电源有用DSP控制的，还有用MCU控制的。相对来讲，DSP 控制的电源采用数字滤波方式，较MCU控制的电源更能满足复杂的电源需求、 实时反应速度更快、电源稳压性能更好。 数字电源有什麼好处它首先是可编程的，比如通讯、检测、遥测等所有功 能都可用软件编程实现。另外，数字电源具有高性能和高可靠性，菲常灵活。 任何电路，对电源的要求都不尽相同。模拟电路涉及弱小信号，你的电源 噪声总不能比信号大吧？数字电路门限电平较高，对电源的要求就比模拟电路 低些。在既有数字电路乂有模拟电路的系统屮，数字电路产生的噪声会影响模 拟电路，使模拟电路的小信号指标变差，克服的办法是分开模拟地和数字地， 很多教材和文献丄有介绍。当然，你在大信号应用吋无所谓。 一般来说，电源的内阻应越小越好，但对于采用CMOS元件的电路，则是遵从电路 系统要多少就提供多少，不能过多也不能过少，其原因是由于CMOS电路在内部结构上 存在着寄生可控硅，由于某种原因被触发后，电源电流将瞬时增