數字電源能否取代模擬電源？

本文主要是對數字電源和模擬電源這兩大陣營各自的存在模式以及其自身存在的優劣勢作出簡要的分析，為之后對于這方面的選擇提供參考性的建議。

1 數字電源VS模擬電源發展趨勢

目前在整個市場中數字電源技術所占的比例正在逐步增長，不過，隨著越來越多的系統開發商采用這種技術，數字技術似乎正在成為電源系統設計的新趨勢。

模擬開關式電源已經使用了幾十年。其設計為人們所熟知，而且有許多優秀的教科書、仿真工具包、應用手冊和研討會。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，從集成柵極驅動器及開關到電流感應和保護。

數字控制擁有一些模擬世界不具有的特性，其使開關式電源設計擁有迄今還不可能實現的功能。想想一家電源廠商有許多不同功率級的情況吧。采用數字控制解決方案，可讓一個單處理器與單獨自定義軟件一起工作以滿足每個功率級的需求。大規模生產時，產生的經濟規模會十分巨大。

“未來的數字電源將包括某種形式的數字控制，同時也包括模擬模塊?！盌uvenhage指出。

模擬技術+DSP/MCU成為主要趨勢，應用方案向消費領域滲透更高集成度、更快瞬時響應以及更大靈活性是數字電源的主要優勢。通常情況下，模擬PWM架構能夠提供較高分辨率，但無法實現數字控制架構所具備的輸出電壓監視、通信及其它復雜控制功能;而對于數字PWM,為了達到與模擬控制架構同等的性能指標必須具備高分辨率、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相比，數字控制架構的成本將大幅增加。綜合考慮兩者優勢，Maxim公司的Ashrafzadeh認為，最佳方案是將模擬PWM與數字電路相結合，在不犧牲模擬控制所具備的精度和無限分辨率的情況下，提供數字控制所具有的全部性能。

2 數字電源VS模擬電源的優勢對比

數字開關電源正是為了克服現代電源的復雜性而提出的，它實現了數字和模擬技術的融合，提供了很強的適應性與靈活性，具備直接監視、處理并適應系 統條件的能力，能夠滿足幾乎任何電源要求。數字電源還可通過遠程診斷以確保持續的系統可靠性，實現故障管理、過電壓(流)保護、自動冗余等功能。由于數字 電源的集成度很高，系統的復雜性并不隨功能的增加而增加過多，外圍器件很少(數字電源的快速響應能力還可以降低對輸出濾波電容的要求)，減少了占板面積， 簡化了設計制造流程。同時，數字電源的自動診斷、調節的能力使調試和維護工作變得輕松。而數字電源相對于模擬電源的優勢主要體現在以下幾個方面：

(1)便于高度集成化，由于數字電路采用二進制，其代碼符號儀有0和l兩種，因此在數字1電路中只要有個不同的狀態分別表示0和1就可以，所以數字電路的基本單元十分簡單，而且對元件要求也不嚴格，允許電路參數有較大的離散性，有利于將眾多的基本單元集成在同一硅片上進行批量生產。

(2)工作準確可靠，抗干擾能力強。數字信號是l和0來表示信號的，而數字電路辨別信號的有無是很容易做到的，從而大大提高了電路的工作可靠性。同時數字信號不易受到噪聲干擾，因此它的抗干擾能力極強。

(3)數字信息便于長期保存。借助某種媒體(磁盤、光盤等)可將數字信息長期保存下來。

(4)數字集成電路產品多、通用性強且成本低。

(5)保密性好，數字信息容易進行加密處理，不易被竊取。

(6)不盡能完成數值運算，還可以進行邏輯運算和判斷，這在控制系統中是不可缺少的。

數字電源管理芯片易于在多相以及同步信號下進行多相式并聯應用，可擴展性與重復性優秀，輕松實現負載均流，減少EMI,并簡化濾波電路設 計。數字控制的靈活性能把電源組合成串聯或并聯模型，形成虛擬電源。而且，數字電源的智能化可保證在各種輸入電壓和負載點上都具有最優的功率轉換效率。相對模擬控制技術，數字技術的獨特優勢還包括在線可編程能力、更先進的控制算法、更好的效率優化、更高的操作精確度和可靠性、優秀的系統管 理和互聯功能。數字電源不存在模擬電源中常見的誤差、老化(包括模擬器件的精度)、溫度影響、漂移、補償等問題，無須調諧、可靠性好，可以獲得一致、穩定 的控制參數。數字電源的運算特性使它更易于實現非線性控制(可改善電源的瞬態響應能力)和多環路控制等高級控制算法;更新固件即可實現新的拓撲結構和控制 算法，更改電源參數也無須變更板卡上的元器件。

數字控制還能讓硬件平臺重復使用，通過設計不同固件即可滿足各種最終系統的獨特要求，從而加快產品上市，減少開發成本、元器件庫存與風險。

3 數字電源取代模擬電源的決定因素

數字控制能解決問題，是因為它具有比模擬控制更好的性能、更靈活且在復雜的設計中更易用。然而下面總結的六個方面是決定了模擬電源被數字電源取代的主要因素。

(1)瞬態響應：控制機制極大影響了系統的瞬態響應。例如，與電流模式相比，磁滯控制器的瞬態響應會有很大不同。每種控制模式都既有優點，也有缺點。數字解決方案讓你能無縫地從一種模式轉換到另一種模式，以提供最優的瞬態響應。雖然模擬解決方案可以提供很好的點方案，但極少出現足夠靜態的工作狀況，讓你能實現所設想的點方案。