解讀 | 通過模擬和數(shù)字的融合解決問題

中小功率電源控制IC的新選擇~

“電源控制IC”是確保各種電氣產(chǎn)品和電氣設(shè)備正常運(yùn)行的不可或缺的器件。要使應(yīng)用產(chǎn)品正常高效地運(yùn)行，電源控制IC的選擇和合理設(shè)計(jì)是非常重要的。

然而，貌似有很多工程師認(rèn)為“使用哪種電源控制IC應(yīng)該不會有太大的差異吧？”所以，在本文中，將為大家介紹以為知道了但實(shí)際上并未真正了解的電源控制IC基礎(chǔ)知識，以及ROHM目前正在挑戰(zhàn)的旨在“帶來電源控制IC革命”的新電源技術(shù)。

目錄

1．模擬控制與數(shù)字控制

2. 各自的優(yōu)缺點(diǎn)

3. 模擬控制和數(shù)字控制的區(qū)分使用

4. 在中小功率應(yīng)用中難道只能采用模擬控制嗎？

5. 中小功率應(yīng)用也可以使用“數(shù)字控制”電源

6. 模擬控制應(yīng)用領(lǐng)域的新可能性

7. 總結(jié)

- 產(chǎn)品介紹、詳細(xì)信息、其他鏈接等

01模擬控制與數(shù)字控制

目前，電源控制IC大致被分為兩類。有通過模擬控制器進(jìn)行控制的“模擬控制”電源控制IC，和通過微控制器等進(jìn)行控制的“數(shù)字控制”電源控制IC。

正如大家了解到的，“模擬”是一種將數(shù)據(jù)作為連續(xù)且平滑的變化進(jìn)行取值的技術(shù)；而“數(shù)字”則是將連續(xù)的量離散化并以數(shù)字表示的“0”和“1”的世界。兩者各有優(yōu)缺點(diǎn)，不同的應(yīng)用會根據(jù)其特性選用相應(yīng)的電源控制IC。

02各自的優(yōu)缺點(diǎn)

模擬控制的電源控制IC和數(shù)字控制的電源控制IC，兩者都屬于電源控制IC，但它們的特性卻有很大差異。例如，模擬控制不需要昂貴的CPU和DSP，與數(shù)字控制相比，具有成本更低、功耗更低的優(yōu)點(diǎn)。而數(shù)字控制則可以根據(jù)應(yīng)用需求進(jìn)行精細(xì)控制，并且能夠添加校準(zhǔn)和日志采集等模擬控制無法實(shí)現(xiàn)的功能。

03模擬控制和數(shù)字控制的區(qū)分使用

目前，主要是根據(jù)電子設(shè)備或電氣設(shè)備的功率范圍來選擇使用模擬控制還是數(shù)字控制的電源控制IC。

通常，智能手機(jī)、PC、平板電腦、家電、機(jī)器人、FA（工廠自動化）設(shè)備和制造設(shè)備等1kW以下的中小功率應(yīng)用多采用模擬控制的電源控制IC；太陽能發(fā)電系統(tǒng)、EV充電器等1kW以上的電氣設(shè)備多采用數(shù)字控制的電源控制IC。這是因?yàn)槟M控制很難應(yīng)對輸出功率波動急劇的大功率應(yīng)用。但是，從事工業(yè)設(shè)備開發(fā)的工程師中，不太清楚如何區(qū)分使用兩者的可能不在少數(shù)。

04在中小功率應(yīng)用中

難道只能采用模擬控制嗎？

目前中等功率范圍的工業(yè)設(shè)備基本上采用的是模擬控制的電源控制IC。

不過，模擬控制電源需要針對特定用途進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，電源電路是無法直接沿用的。只要電源電壓和輸出功率等條件發(fā)生變化，就需要逐一重新調(diào)整電源電路，這不僅是衍生產(chǎn)品開發(fā)的壁壘，也給設(shè)計(jì)人員帶來了巨大負(fù)擔(dān)。而且模擬控制無法根據(jù)所使用的功率對輸出進(jìn)行微調(diào)，因此功率轉(zhuǎn)換（AC-DC轉(zhuǎn)換）的效率較差。此外，在開發(fā)電源時(shí)，還需要考慮到元器件本身的波動。尤其是當(dāng)超出額定值時(shí)可能會損壞的電感器和功率元器件，設(shè)計(jì)上需要確保足夠的余量，這也給設(shè)計(jì)人員帶來了負(fù)擔(dān)。

雖然最終取決于具體應(yīng)用需求，但對于工程師來說，在中小功率工業(yè)設(shè)備中采用模擬控制的電源控制IC是既耗時(shí)又低效的事情。那么，為什么在中小功率工業(yè)設(shè)備中至今仍然會使用模擬控制的電源控制IC呢？其最大原因是功耗和成本。

雖然中小功率工業(yè)設(shè)備對數(shù)字控制電源的需求日益增長，但數(shù)字控制電源在功耗和成本方面還存在課題，尚且很難應(yīng)用在中小功率工業(yè)設(shè)備的電源系統(tǒng)中。

還有一點(diǎn)，ROHM認(rèn)為，模擬領(lǐng)域工程師和數(shù)字領(lǐng)域工程師的設(shè)計(jì)理念差異也是數(shù)字控制技術(shù)難以滲透到中小功率應(yīng)用中的因素之一。

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05中小功率應(yīng)用

也可以使用“數(shù)字控制”電源

隨著工業(yè)設(shè)備的電動化和自動化進(jìn)程加速，中小功率范圍的電源控制IC是不是也應(yīng)該與時(shí)俱進(jìn)呢？是否有可能跳出以往“模擬或數(shù)字”只能二選一的限制呢？是否能打造出模擬和數(shù)字優(yōu)勢兼?zhèn)涞碾娫纯刂艻C呢？

在這種背景下，為了解決中小功率范圍的電源控制課題，ROHM開發(fā)出業(yè)界首款基于LogiCoA?微控制器的 “模擬數(shù)字融合控制”的LogiCoA?電源解決方案 。

關(guān)于LogiCoA?品牌

LogiCoA?是為了更大程度地發(fā)揮出ROHM擅長的模擬電路的性能，基于融合了數(shù)字元素的設(shè)計(jì)理念開發(fā)而成的品牌。通過融合模擬電路和數(shù)字控制的優(yōu)勢，可充分激發(fā)出電路拓?fù)涞臐摿Γ瑥亩兄谔岣唠娔芾眯省?/p>

* LogiCoA?是ROHM Co., Ltd.的商標(biāo)或注冊商標(biāo)。

什么是“LogiCoA?電源解決方案”？

LogiCoA?電源解決方案是由“電源拓?fù)洹薄?nbsp;“LogiCoA?微控制器” 和“電源控制用OS”這三個元素組成的、實(shí)現(xiàn)了高性能、低成本、低功耗的新型電源解決方案。

LogiCoA?電源解決方案的特點(diǎn)

LogiCoA?微控制器作為這項(xiàng)電源新解決方案的核心，其特點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)了電源控制所需的模擬電路和包括微控制器在內(nèi)的數(shù)字電路的一體化封裝。因此，成功地以模擬控制電源的功耗和成本實(shí)現(xiàn)了與數(shù)字控制電源同等的功能。

另外，該解決方案不僅在功耗和成本方面優(yōu)勢顯著，還搭載了可通過低成本的低速CPU對3通道模擬比較器和參數(shù)進(jìn)行數(shù)字控制的D/A轉(zhuǎn)換器，因此，只要通過PC更改參數(shù)，即可輕松地對輸出功率等進(jìn)行調(diào)整，這可以大大減輕工程師的負(fù)擔(dān)。

也就是說，LogiCoA?電源解決方案是一種同時(shí)實(shí)現(xiàn)了數(shù)字控制技術(shù)特有的電源控制功能、以及與模擬控制器同等的低成本的前沿電源解決方案。

06

模擬控制應(yīng)用領(lǐng)域的新可能性

我們相信LogiCoA?電源解決方案將徹底改變以往只能從模擬或數(shù)字中選其一的歷史，為電源控制IC領(lǐng)域帶來革命性的變革。也許有人認(rèn)為這聽起來可能有點(diǎn)夸張，但LogiCoA?電源解決方案的確具有如此巨大的潛力和魅力。

① 可以保存工作日志！

例如，在模擬控制應(yīng)用中，以往由于不清楚發(fā)生異常時(shí)的狀態(tài)，很難對客戶投訴和故障進(jìn)行分析。然而，如果使用LogiCoA?電源解決方案，輸入電壓、輸出電壓/電流、溫度等日志數(shù)據(jù)會被保持在Data Flash中，因此可以根據(jù)工作日志分析異常原因。另外，該解決方案還提供從微控制器讀取日志的命令接口。

② 在出貨檢測的同時(shí)還可實(shí)施校準(zhǔn)！

該解決方案具備低性能模擬控制電源控制IC所不具備的校準(zhǔn)功能，因此，無需針對元器件自身的波動進(jìn)行裕量設(shè)計(jì)，有助于減少設(shè)計(jì)工時(shí)。

利用該校準(zhǔn)功能，可以高精度地設(shè)置過電流保護(hù)值。不需要扼流線圈的飽和裕度，可以使用額定電流小的功率器元件，從而允許使用更小的電感器和功率元器件，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的小型化并進(jìn)一步降低成本。

③ 衍生產(chǎn)品開發(fā)、定制產(chǎn)品開發(fā)和器件庫存管理更輕松！

LogiCoA?電源解決方案支持通過參數(shù)設(shè)置來更改輸出電壓等規(guī)格，因此用一種微控制器和電路即可廣泛支持衍生產(chǎn)品開發(fā)、定制產(chǎn)品開發(fā)和系列擴(kuò)展等開發(fā)。另外，由于僅需更改軟件即可添加控制功能，不需要添加電路，非常容易開發(fā)出更多衍生產(chǎn)品的環(huán)境。

除此之外，由于可支持眾多電源拓?fù)洌蚨鵁o需為每種拓?fù)浔Ａ綦娫纯刂艻C的庫存，從而使庫存設(shè)計(jì)容易得多。順便提一下，ROHM計(jì)劃在未來逐步發(fā)布各種電源拓?fù)涞膮⒖荚O(shè)計(jì)（參考設(shè)計(jì)電路）。

④ 用1個微控制器同時(shí)控制2個轉(zhuǎn)換器！

通過實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)“RMOS”（使用了適合電源控制的狀態(tài)轉(zhuǎn)換控制技術(shù)）和示例程序（支持2種拓?fù)洌?個微控制器即可同時(shí)控制2個轉(zhuǎn)換器，從而有助于削減安裝面積并降低成本。

⑤ 用完善的支持體系助力客戶啟動評估！

LogiCoA?電源解決方案為中小功率應(yīng)用的電源控制IC領(lǐng)域帶來了革命性的變革。然而，引進(jìn)新技術(shù)容易有一些顧慮。尤其是一直以來從事模擬領(lǐng)域工作的工程師們，可能會對數(shù)字控制有抵觸感。

為了減輕這些工程師朋友們的不安、顧慮和負(fù)擔(dān)，ROHM在面向工程師開設(shè)的技術(shù)網(wǎng)站 “Engineer Social Hub?”社區(qū) （僅日語）上，提供LogiCoA?電源解決方案相關(guān)的支持。活躍在該社區(qū)的也有已經(jīng)實(shí)際推進(jìn)評估的客戶，歡迎大家充分利用其中的資訊。

*Engineer Social Hub?是ROHM Co., Ltd.的商標(biāo)或注冊商標(biāo)。

另外，對于在考慮開始新電源設(shè)計(jì)的客戶，ROHM計(jì)劃推出AC-DC（電流臨界PFC+準(zhǔn)諧振Flyback）EVK。實(shí)現(xiàn)了模擬控制無法實(shí)現(xiàn)的調(diào)整功能、并支持利用通信GUI進(jìn)行設(shè)置變更的LogiCoA?電源解決方案，期待您親自體驗(yàn)！

07總結(jié)

LogiCoA?電源解決方案非常適用于工業(yè)設(shè)備、汽車、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、邊緣計(jì)算和自動駕駛汽車等各種應(yīng)用中的嵌入處理。

在ROHM的技術(shù)支持論壇 “Engineer Social Hub?”社區(qū) （僅日語）上，ROHM正在與工程師朋友們開展廣泛的交流，探討包括LogiCoA?電源解決方案在內(nèi)的電源控制IC的可能性。

如果大家對LogiCoA?電源解決方案有任何疑問、顧慮或意見，歡迎隨時(shí)加入，相信您會收獲應(yīng)用產(chǎn)品開發(fā)中電源控制IC相關(guān)的大量靈感。