近幾年，使用微處理器控制開關(guān)式電源不斷發(fā)展。在數(shù)字電源相比模擬電源的優(yōu)點(diǎn)方面仍存在許多爭(zhēng)議，兩大陣營(yíng)你來(lái)我往、爭(zhēng)論激烈。

實(shí)際上，每一種方法都有其自己的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。但設(shè)計(jì)人員最終都必須做出選擇，是使用模擬解決方案還是使用數(shù)字解決方案，而要做出明智的決定需要了解每種方案的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。

模擬開關(guān)式電源已經(jīng)使用了幾十年。其設(shè)計(jì)為人們所熟知，而且有許多優(yōu)秀的教科書、仿真工具包、應(yīng)用手冊(cè)和研討會(huì)。還有眾多廠商提供的大量低成本集成電路，其封裝了許多功能，從集成柵極驅(qū)動(dòng)器及開關(guān)到電流感應(yīng)和保護(hù)?？傊瑹o(wú)論如何數(shù)字電源都會(huì)使模擬電源多余的觀點(diǎn)太過牽強(qiáng)。

數(shù)字控制擁有一些模擬世界不具有的特性，其使開關(guān)式電源設(shè)計(jì)擁有迄今還不可能實(shí)現(xiàn)的功能。正如工程其他方面一樣，這些好處是有代價(jià)的，而是否選擇使用數(shù)字解決方案必須根據(jù)這些優(yōu)點(diǎn)是否勝過其帶來(lái)的問題來(lái)決定。

模塊化電源設(shè)計(jì)人員擁有了更多的優(yōu)勢(shì)。想想一家電源廠商有許多不同功率級(jí)的情況吧。采用數(shù)字控制解決方案，可讓一個(gè)單處理器與單獨(dú)自定義軟件一起工作以滿足每個(gè)功率級(jí)的需求。大規(guī)模生產(chǎn)時(shí)，產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)規(guī)模會(huì)十分巨大。

數(shù)字電源vs.模擬電源

“在電源領(lǐng)域，數(shù)字集成顯然是個(gè)趨勢(shì)，不過并非所有的電源技術(shù)都會(huì)向這種趨勢(shì)發(fā)展。”Microchip公司安全、微控制器和技術(shù)開發(fā)部產(chǎn)品行銷經(jīng)理 Fanie Duvenhage表示，電源市場(chǎng)具有多樣性，解決方案也各有不同，數(shù)字電源也不例外。“未來(lái)的數(shù)字電源將包括某種形式的數(shù)字控制，同時(shí)也包括模擬模塊。”Duvenhage指出。

目前在整個(gè)市場(chǎng)中數(shù)字電源技術(shù)所占的比例還很小，不過，隨著越來(lái)越多的系統(tǒng)開發(fā)商采用這種技術(shù)，數(shù)字技術(shù)似乎正在成為電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)的新趨勢(shì)。Intersil的Miller認(rèn)為，模擬與數(shù)字電源解決方案會(huì)跨越不同領(lǐng)域共存，但數(shù)字電源方案會(huì)逐步普及并拿走模擬方案的市場(chǎng)份額，數(shù)字電源最終會(huì)成為電源市場(chǎng)的重要區(qū)域。

模擬技術(shù)+DSP/MCU成為主要趨勢(shì)，應(yīng)用方案向消費(fèi)領(lǐng)域滲透

更高集成度、更快瞬時(shí)響應(yīng)以及更大靈活性是數(shù)字電源的主要優(yōu)勢(shì)。通常情況下，模擬PWM架構(gòu)能夠提供較高分辨率，但無(wú)法實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制架構(gòu)所具備的輸出電壓監(jiān)視、通信及其它復(fù)雜控制功能;而對(duì)于數(shù)字PWM，為了達(dá)到與模擬控制架構(gòu)同等的性能指標(biāo)必須具備高分辨率、高速和線性ADC，以及高分辨率、高速PWM 電路，因而與模擬控制架構(gòu)相比，數(shù)字控制架構(gòu)的成本將大幅增加。綜合考慮兩者優(yōu)勢(shì)，Maxim公司的Ashrafzadeh認(rèn)為，最佳方案是將模擬PWM 與數(shù)字電路相結(jié)合，在不犧牲模擬控制所具備的精度和無(wú)限分辨率的情況下，提供數(shù)字控制所具有的全部性能。

在數(shù)字控制器方面，目前的方案分為固定功能硬件和DSP兩大類，兩者各有優(yōu)缺點(diǎn)。固定功能的硬件解決方案體積小、速度快、成本低，但是缺乏靈活性;DSP方案靈活性高，但是體積大、成本高、速度慢，需要很長(zhǎng)的軟件學(xué)習(xí)過程。相對(duì)而言，DSP控制的電源采用數(shù)字濾波方式，較MCU控制的電源更能滿足復(fù)雜的電源需求、實(shí)時(shí)反應(yīng)速度更快、電源穩(wěn)壓性能更好。當(dāng)前，TI、飛思卡爾、Silicon Labs的數(shù)字電源控制器均采用模擬技術(shù)與DSP相結(jié)合的策略。

高集成度和靈活性是數(shù)字電源的主要特點(diǎn)，為滿足復(fù)雜的電源系統(tǒng)需求，數(shù)字電源已經(jīng)開始應(yīng)用在移動(dòng)通信設(shè)備、白色家電、車載設(shè)備、便攜式娛樂設(shè)備等系統(tǒng)中。如果方案成本能夠進(jìn)一步下降，那么對(duì)于其他消費(fèi)電子領(lǐng)域，數(shù)字電源同樣具有應(yīng)用潛力。“隨著工藝的改進(jìn)和技術(shù)演進(jìn)，未來(lái)我們會(huì)把數(shù)字電源產(chǎn)品推向消費(fèi)電子領(lǐng)域。

設(shè)計(jì)人員面臨數(shù)字化挑戰(zhàn)，應(yīng)用普及尚待時(shí)日

數(shù)字電源技術(shù)為電源設(shè)計(jì)開辟了新的技術(shù)領(lǐng)域。軟件、工具、電源通信技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化以及控制器解決方案的性價(jià)比等都將影響數(shù)字電源技術(shù)的推廣速度。具體而言，目前數(shù)字電源的應(yīng)用普及還存在以下挑戰(zhàn)。

首先是標(biāo)準(zhǔn)化問題。通信總線與接口的標(biāo)準(zhǔn)化、可編程平臺(tái)的標(biāo)準(zhǔn)化、以及內(nèi)核與周邊器件協(xié)議管理的標(biāo)準(zhǔn)化是數(shù)字電源管理實(shí)現(xiàn)規(guī)模商用的主要挑戰(zhàn)之一。其次，認(rèn)為數(shù)字電源需要高端DSP才能實(shí)現(xiàn)的這種看法也阻礙了數(shù)字控制技術(shù)在電源領(lǐng)域的發(fā)展。“數(shù)字電源方案不僅僅適于高端和復(fù)雜的應(yīng)用，小型的微控制器，例如 Microchip的PIC10F系列，價(jià)格很低并能增強(qiáng)(或簡(jiǎn)化)一些基礎(chǔ)電源的模擬設(shè)計(jì)。”Microchip公司產(chǎn)品行銷經(jīng)理Duvenhage介紹。

電源設(shè)計(jì)人員希望數(shù)字電源技術(shù)能提供靈活性極高的電源控制IC，這種IC可輕松配置，適于多種應(yīng)用，而且設(shè)計(jì)人員無(wú)需學(xué)習(xí)新的編程語(yǔ)言或放棄先前已習(xí)慣的相同性能及可靠性。

和其他新興技術(shù)的發(fā)展軌跡相似，在數(shù)字電源技術(shù)的普及過程中，初期該技術(shù)會(huì)首先應(yīng)用于一些高端市場(chǎng)當(dāng)中，當(dāng)工程師對(duì)這項(xiàng)技術(shù)逐步熟悉之后，就會(huì)將其更多地用于消費(fèi)類產(chǎn)品中。在開發(fā)具有更高性能的新設(shè)備時(shí)，設(shè)計(jì)人員會(huì)遇到與目前高端應(yīng)用相似的電源管理問題，隨著系統(tǒng)愈加復(fù)雜，數(shù)字電源也將得到更加廣泛的應(yīng)用。