•數(shù)字電源可以降低成本,簡化你的設(shè)計,并提高精度。
•數(shù)字電源非常適用于輸出余量設(shè)定及逐周期回路補償。
•很多系統(tǒng)工程師并不想要或需要非線性控制或自適應(yīng)補償。
•數(shù)字電源能提高效率的聲稱通常無法證實。
•數(shù)字電源確有獨特的性能,但也存在折衷。
圖1,數(shù)字電源最終達到了平穩(wěn)量產(chǎn)的階段(Gartner集團提供)。
芯片公司對數(shù)字電源的定義是五花八門。有些公司認為,數(shù)字電源包含了圍繞一個模擬PWM(脈沖寬度調(diào)制)回路的數(shù)字功能與通信鏈接。其它公司稱,數(shù)字電源是一種內(nèi)置數(shù)字PWM芯片的狀態(tài)機。還有一些公司表示,數(shù)字電源包括了一個通用DSP,DSP運行著一個閉合控制回路的算法。而過去十年來學術(shù)意義上的真正數(shù)字電源,則擁有一個數(shù)字PWM回路,并帶有一個狀態(tài)機或一只DSP。一只模擬PWM器件上加上一個串行總線并不能成為數(shù)字電源。不過,數(shù)字電源可以免除或消除對某些元件的要求,從而可以降低成本。
你可以為一只D模壓電感SP加一個FET驅(qū)動芯片和一些代碼,以控制渦輪風機的扇葉角度和變頻器,基本上這就是簡單的數(shù)字電源了。例如,德州儀器公司十多年前就開始為其DSP提供電源庫。該公司現(xiàn)在生產(chǎn)多個系列基于DSP的電源芯片(圖2)。CamSemi公司嘗試減少器件數(shù),提供5W C2161PX2 ac/dc控制器,它采用反饋變壓器上的一個檢測繞組,而不是昂貴的光耦(參考文獻2與圖3)。數(shù)字電源不用二極管來檢測反饋波形,當檢測繞組的反饋信號為負值,以及不表示次級的輸出電壓時,就消除這個信號。至于降低成本,Exar公司制造了16A的XRP7740數(shù)字電源芯片,可為機頂盒或數(shù)據(jù)服務(wù)器提供多個電源軌(圖4)。Exar公司擁有芯片方面的很多專利,包括將一小塊片芯區(qū)域用于一個實用的控制回路(參考文獻3)。這樣,Exar公司的芯片定價就能與模擬芯片競爭。
圖2,你可以編譯德州儀器公司任何DSP的數(shù)字電源庫,或用一只該公司專用芯片,做出數(shù)字電源系統(tǒng)。TI還制造采用狀態(tài)機的數(shù)字電源芯片。
圖3,C功率電感amSemi公司提供5W的開關(guān)電源控制芯片,它有一個替代線性電源的雙極晶體管。開關(guān)設(shè)計有更高的效率,使用銅線也較少,因此電感廠家降低了成本。
圖4,Exar公司的XRP7740可在四個通道上提供16A輸出電流。聰明的IC設(shè)計使得芯片很小,因此該公司提供的芯片價格塑封電感器能與模擬方案相競爭。
數(shù)字電源還可以完成逐周期的回路補償。例如,Intersil公司的數(shù)字電源管理集團Zilker Labs最近就推出了ZL6105,它采用了一個狀態(tài)機來完成逐周期的自動補償工作(圖5)。另一個例子是,新興的Powervation公司用一個數(shù)字電臥式電感源ASIC,完成電源的逐周期補償(圖6)。這種實時的回路補償是數(shù)字芯片較其模擬對手的主要優(yōu)勢。這些數(shù)字電源控制器可以跟蹤由于老化和干涸所造成的電解電容降級問題。如果你將部件設(shè)計成一塊電源磚,則數(shù)字控制器可以檢測磚的輸入輸出電容,并在每個周期作補償。其它數(shù)字電源芯片可以做一次性的自補償周期,幫助創(chuàng)建數(shù)字補償濾波器的因數(shù)。