功率轉換及管理的數字控制

　　本文將會廣泛地討論有關數字技術應用于功率轉換及管理方面的技術性問題，以迎合市場趨勢及不同市場領域的需求。我們還會談到這種技術相對于模擬控制的應用和挑戰。

　　功率轉換屬于功率系統 (反饋環路) 的運作，而功率管理則涵蓋操作模式、起動/停機延遲的同步跟蹤和邊裕量以及針對并行操作和系統通信的鎖相 (交錯) 功能。

　　多年以來，“模擬”與“數字”的定義已變得有點模糊。為了避免混淆，本文中的“模擬”是指“連續可變的物理量”，而“數字”是指“離散變量”，全因為數字技術的特性，我們可以存儲數據、進行運算和有效地通信。

　　直到現在，功率轉換中電壓和電流的實際處理，一直都屬于模擬而非數字的領域，不過控制上則可以是模擬或數字。由于有關控制并非完全數字化，所以需要在反饋環路中設置模數換轉器。那么數字技術能帶來什么好處?

　　技術

　　數字技術在我們的日常生活中俯拾皆是。但只有在大約4年前開始，這種技術才被全面應用于功率轉換及管理的范疇。

　　特點

　　數字技術最突出的優點在于存儲器方面的應用，當中包括3個基本級別的訪問：特別為包含了控制器內部校準數據及查表的寄存器而設的廠級訪問 (不讓用戶自行訪問);用來選擇管理拓樸和控制模式 (電壓、電流和混合式) 并提供不同故障保護功能設定的控制器配置 (用戶可以通過密碼來訪問);以及監察和控制 (通過PMBus協議來自由訪問)。完善的數據存儲能力容許設計師把有關設計優化，甚至在不同項目上反覆使用。

　　數字技術在存儲方面的強項衍生另一種優點 – 通信功能。通過I2C來實現的通信功能為控制器賦予校準和編程的能力，也可實時發揮不同功能，包括控制、監察、狀態監控、遠程識別和診斷。其他特點包括在傳輸過程中作不同的強度調整，包括分辨率 (數字多少)、校準 (模數轉換、外置感應器)、輸出電壓/電流設定及保護限制 (電壓、電流、溫度)。

　　時間調整功能涵蓋頻率轉換、延遲和相位調整。控制/管理功能包括操作模式轉換 (起動/關機、脈沖串、脈沖跳行、脈沖頻率調制、脈沖寬度調制、相位數)、自檢驗和輸出電壓轉換 (邊限)。時間調整和控制的靈活性皆有助于減少電磁干擾，這種特性在模擬應用環境中完全是可夢而不可即。

　　數字術技優點的多寡，或許會因為需要根據不同市場領域作出微調而有所不同，但在實施過程中都需要若干邏輯元素。

　　邏輯的類型

　　我們替某種應用選擇合適的邏輯時，靈活性、速度/帶寬及成本限制都成為了決定性因素。當中包括數字硬連接邏輯 (狀態機器) PID控制及數字脈沖寬度調制 (PWM);數字硬連接邏輯PID控制及數字PWM + 非易失性存儲器;混合式 = 模擬PWM + 數字接口 (一般稱為“數字封裝”);單片機(mC);數字信號處理 (DSP) 和數字控制處理 (DCP)，并且包含最佳DSP和mC的合并。