以數(shù)字方式�(jìn)行電壓及電流控制�開關(guān)電源,稱為“數(shù)字控制電源(�(shù)字電源)��不間斷電��UPS)等大容量電源是10多年前就已普遍使用的技�(shù),�2010年這種�(shù)字電源相�(guān)的開�(fā)活動頗顯活躍�
什么是�(shù)字電�,業(yè)界對此并沒有一個清晰統(tǒng)一的定�,各個公司對此的解釋也不盡相��
TI從功能上對數(shù)字電源�(jìn)行了定義:數(shù)字電源就是數(shù)字化控制的電源產(chǎn)�,它能提供管理和�(jiān)控功能,并延伸到對整個回路的控制�
DC/DC�(zhuǎn)換器供應(yīng)商Power One公司的市場發(fā)展總�(jiān)Pechi Lou則認(rèn)為:除了DPM,數(shù)字電源還�(yīng)該包括數(shù)字電源轉(zhuǎn)�(DPC)層面?!皞鹘y(tǒng)的非隔離式POL�(zhuǎn)換器所采用的模擬PWM反饋回路被DPC中的�(shù)字PWM(DPWM)所取代,因此可對POL�(zhuǎn)換器�(jìn)行純�(shù)字控�?!盠ou指出,“采用大量外部元件對模擬的轉(zhuǎn)換器�(jìn)行數(shù)字管理的方式雖然可行,但并不�(jīng)�(jì);而采用數(shù)字轉(zhuǎn)換器不僅使該任務(wù)簡單,還可以實現(xiàn)大量的功能操�。�
意法微電�(ST)則從系統(tǒng)框架的層面�(jìn)行了闡述,“DPM的概念是:通過一個數(shù)字內(nèi)核和嵌入式通信接口(通常為I2C)對多個電源轉(zhuǎn)換模塊和外部元件�(jìn)行控�?�?/FONT>
飛兆半導(dǎo)體則�(qiáng)�(diào)了DPM與傳�(tǒng)的模擬電源管理方案的差別:“DPM提供自適�(yīng)控制,能在相同的�(yīng)用中適應(yīng)不斷變化的需求。DPM利用模擬前端�(jìn)行探�,并�(zhí)行一組方程式,以每一周期為基�(chǔ)提供輸出控制。此�,DPM無需附加外部元件,而傳�(tǒng)方案卻需要用外部元件�(jìn)行微�(diào)?�?/FONT>
電源模塊廠商Astec(Emerson的子公司)對DPM的看法是是在電源系統(tǒng)�(nèi)部以及PWM控制回路�(jìn)行管家式管理。因�,DPM的框架主要為一個或多個MCU、一些讀寫存儲器、通信接口和各種推挽式功率放大器和傳感器�
實際上做為數(shù)字電�,首�,PWM的信號輸出是由數(shù)字控制芯片提�;第�,控制環(huán)路的反饋計算工作交由�(shù)字單元完�;第三留有人�(jī)交互界面,便于信息的交換,而且可以實現(xiàn)電源輸出的可控和輸入的監(jiān)�;第四,留有通信總線接口,可方便實現(xiàn)群監(jiān)群控,冗余控制等�
�(shù)字電源與模擬電源的區(qū)別主要集中在控制與通信部分。在簡單易用、參�(shù)變更要求不多的應(yīng)用場�,模擬電源產(chǎn)品更具優(yōu)勢,因為其應(yīng)用的針對性可以通過硬件固化來實�(xiàn),而在可控因素較多、實時反�(yīng)速度更快、需要多個模擬系�(tǒng)電源管理的、復(fù)雜的高性能系統(tǒng)�(yīng)用中,數(shù)字電源則具有�(yōu)��
此外,在�(fù)雜的多系�(tǒng)�(yè)�(wù)中,相對模擬電源,數(shù)字電源是通過軟件編程來實�(xiàn)多方面的�(yīng)�,其具備的可�(kuò)展性與重復(fù)使用性使用戶可以方便更改工作參數(shù),優(yōu)化電源系�(tǒng)。通過實時過電流保�(hù)與管理,它還可以減少外圍器件的數(shù)��
�(shù)字電源有用DSP控制�,還有用MCU控制�。相對來講,DSP控制的電源采用數(shù)字濾波方�,較MCU控制的電源更能滿足復(fù)雜的電源需求、實時反�(yīng)速度更快、電源穩(wěn)壓性能更好�
�(shù)字電源有什么好�?它首先是可編程的,比如通訊、檢測、遙測等所有功能都可用軟件編程實現(xiàn)。另外,�(shù)字電源具有高性能和高可靠�,非常靈��
�(shù)字電源不是讓模擬電源冗余的“魔法子彈”。模擬和�(shù)字電源都會存�,并將和睦相�。如果不需要額外的�(shù)字控制功�,那么模擬電源毫無疑問就是理想選�。反�,在有眾多嚴(yán)格調(diào)節(jié)功率級的�(fù)雜系�(tǒng)�,要求監(jiān)�、數(shù)�(jù)通信和靈活控制環(huán)�,這時�(shù)字解決方案更能發(fā)揮其�(yīng)有的作用。幸�(yùn)的是,數(shù)字電源控制優(yōu)化微處理器的推出以及一些新型工具和培訓(xùn)的出�(xiàn)可以讓廣大設(shè)計人員可以為眼前的應(yīng)用選擇的解決方案�
在使用數(shù)字電源以�,當(dāng)然也有一些必須要考慮的問題。數(shù)字控制器� PCB 板級空間必須包括 MCU、晶體時�、保�(hù)/濾波� ADC 引腳緩沖。另�,對 PWM 精度� ADC 動態(tài)范圍也有一些限制。盡管如�,一些的�(shù)字電源專� MCU �(chǎn)品還是可以解決多大數(shù)這些問題�
模擬工程師們擔(dān)心的另一個問題是掌握這些�(shù)字設(shè)計技�(shù)所需的時間和精力。許多情況下,如 Z �(zhuǎn)換和采樣理論等概念通常自畢�(yè)那天起就沒有接觸過了!幸�(yùn)的是,許多在線工具現(xiàn)在都是免�(fèi)提供,其自動根據(jù)一套用戶頻率域�(guī)范將一個模擬設(shè)計轉(zhuǎn)換成離散時間�(dāng)��
�(shù)字電源從電壓及電流值在A/D�(zhuǎn)換后的數(shù)字信息的處理手段來看,可大致分為兩種,即�
◆數(shù)字化后通過硬接線專用邏輯電路實施PID控制�
◆數(shù)字化后通過DSP微控制器等以軟件方式實施�(fù)雜控制�
但從市場的角度來�,又可分為以下兩種:
� �(shù)字電源管理器(DPM),使用數(shù)字信息來管理電源系統(tǒng)及其中電源的整體�(yùn)作。有了DPM,就可以利用�(shù)字信號實�(xiàn)與電源的通信,以�(jiān)控和管理加電、測序、負(fù)載分配和平衡、故障情�、熱交換、保�(yǎng)問題和其他任�(wù)�
� 電源�(shù)字控制器(DCP),使用數(shù)字技�(shù)來控制電源單元內(nèi)部的功率開關(guān)功能。從理論上來�,這意味著盡可能早地執(zhí)行模-數(shù)�(zhuǎn)�,使電源中所有的反饋和控制功能在�(shù)字域�(jìn)行處��
過去幾年�(nèi),發(fā)生的幾件事影響了�(shù)字電源市場:
� 英飛凌收購Primarion 公司
� Exar 公司收購了FyreStorm 的知識產(chǎn)�(quán)(IP)
� Intersiln 收購Zilker Labs
� 德州儀器收購Ciclon
� Power One 在PMBus 方面取得了有�(guān)�(shù)字電源的專利訴訟勝利
� Volterra 大肆�(kuò)張負(fù)載點(POL)市場份額凌特公司、英飛凌和德州儀器獲得Power One 的數(shù)字電源專利許�
在過去幾年發(fā)生的所有事件已�(jīng)為一項主�(dǎo)技�(shù)確定了路徑:DCP。在DCP 技�(shù)�(lǐng)�,兩類設(shè)計占�(yōu)勢地位:基于�(shù)字信號處理器(DSP)的設(shè)�,以及基于微控制器PID-�(nèi)存的�(shè)�。微控制器PID-�(nèi)存的�(shè)計將成為主導(dǎo),因其具有靈活性且�(fù)雜程度較��
維庫電子通,電子知識,一查百��
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