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�(shù)字電�
閱讀�6189�(shí)間:2010-12-16 14:53:43

  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(dòng)頗顯活躍�

定義

  什么是�(shù)字電�,業(yè)界對(duì)此并沒有一�(gè)清晰�(tǒng)一的定�,各�(gè)公司�(duì)此的解釋也不盡相��

  TI從功能上�(duì)�(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)品,它能提供管理和監(jiān)控功�,并延伸到對(duì)整�(gè)回路的控��

  DC/DC�(zhuǎn)換器供應(yīng)商Power One公司的市�(chǎng)�(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。“傳�(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�(duì)POL�(zhuǎn)換器�(jìn)行純�(shù)字控�?!盠ou指出,“采用大量外部元件對(duì)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)�(jiǎn)單,還可以實(shí)�(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�(gè)�(shù)字內(nèi)核和嵌入式通信接口(通常為I2C)�(duì)多�(gè)電源�(zhuǎn)換模塊和外部元件�(jìn)行控�。�

  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�(cè),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)。�

  電源模塊廠商Astec(Emerson的子公司)�(duì)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。因此,DPM的框架主要為一�(gè)或多�(gè)MCU、一些讀寫存�(chǔ)器、通信接口和各種推挽式功率放大器和傳感��

  �(shí)際上做為�(shù)字電源,首先,PWM的信�(hào)輸出是由�(shù)字控制芯片提�;第�,控制環(huán)路的反饋�(jì)算工作交由數(shù)字單元完成;第三留有人機(jī)交互界面,便于信息的交換,而且可以�(shí)�(xiàn)電源輸出的可控和輸入的監(jiān)�(cè);第四,留有通信總線接口,可方便�(shí)�(xiàn)群監(jiān)群控,冗余控制等�

與模擬電源的區(qū)�

  �(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�(jiǎn)單易用、參�(shù)變更要求不多的應(yīng)用場(chǎng)�,模擬電源產(chǎn)品更具優(yōu)�(shì),因?yàn)槠鋺?yīng)用的針對(duì)性可以通過硬件固化來實(shí)�(xiàn),而在可控因素較多、實(shí)�(shí)反應(yīng)速度更快、需要多�(gè)模擬系統(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)�(shì)�

  此外,在�(fù)雜的多系�(tǒng)�(yè)�(wù)中,相對(duì)模擬電源,數(shù)字電源是通過軟件編程來實(shí)�(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�(shí)�(shí)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控制的,還有用MCU控制�。相�(duì)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(shí)�(shí)反應(yīng)速度更快、電源穩(wěn)壓性能更好�

  �(shù)字電源有什么好處?它首先是可編程的,比如通訊、檢�(cè)、遙�(cè)等所有功能都可用軟件編程�(shí)�(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�(huì)存在,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擇。反�,在有眾多嚴(yán)格調(diào)節(jié)功率�(jí)的復(fù)雜系�(tǒng)中,要求�(jiān)�、數(shù)�(jù)通信和靈活控制環(huán)路,這時(shí)�(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)�(jì)人員可以為眼前的�(yīng)用選擇的解決方案�

使用前需考慮的問�

  在使用數(shù)字電源以前,�(dāng)然也有一些必須要考慮的問�。數(shù)字控制器� PCB 板級(jí)空間必須包括 MCU、晶體時(shí)�、保�(hù)/濾波� ADC 引腳緩沖。另�,對(duì) PWM 精度� ADC �(dòng)�(tài)范圍也有一些限�。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�(gè)問題是掌握這些�(shù)字設(shè)�(jì)技�(shù)所需的時(shí)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(dòng)根據(jù)一套用戶頻率域�(guī)范將一�(gè)模擬�(shè)�(jì)�(zhuǎn)換成離散�(shí)間當(dāng)��

分類

  �(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(shí)施PID控制�

  ◆數(shù)字化后通過DSP微控制器等以軟件方式�(shí)施復(fù)雜控��

  但從市場(chǎng)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�(hào)�(shí)�(xiàn)與電源的通信,以�(jiān)控和管理加電、測(cè)�、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。從理論上來說,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��

市場(chǎng)的大事件

  過去幾年�(nèi),發(fā)生的幾件事影響了�(shù)字電源市�(chǎng)�

  � 英飛凌收購Primarion 公司

  � Exar 公司收購了FyreStorm 的知�(shí)�(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(diǎn)(POL)市場(chǎng)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�(xiàng)主導(dǎo)技�(shù)確定了路徑:DCP。在DCP 技�(shù)�(lǐng)�,兩類設(shè)�(jì)占優(yōu)�(shì)地位:基于數(shù)字信�(hào)處理�(DSP)的設(shè)�(jì),以及基于微控制器PID-�(nèi)存的�(shè)�(jì)。微控制器PID-�(nèi)存的�(shè)�(jì)將成為主�(dǎo),因其具有靈活性且�(fù)雜程度較��

維庫電子�,電子知�(shí),一查百��

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