工程師觀點：采用數(shù)字電源還是模擬電源？

工程師觀點：采用數(shù)字電源還是模擬電源？

近幾年，使用微處理器控制開關(guān)式電源不斷發(fā)展。在數(shù)字電源相比模擬電源的優(yōu)點方面仍存在許多爭議，兩大陣營你來我往、爭論激烈。

實際上，每一種方法都有其自己的優(yōu)點和缺點。但設(shè)計人員最終都必須做出選擇，是使用模擬解決方案還是使用數(shù)字解決方案，而要做出明智的決定需要了解每種方案的優(yōu)點和缺點。

模擬開關(guān)式電源已經(jīng)使用了幾十年。其設(shè)計為人們所熟知，而且有許多優(yōu)秀的教科書、仿真工具包、應(yīng)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(qū)動器及開關(guān)到電流感應(yīng)和保護。總之，無論如何數(shù)字電源都會使模擬電源多余的觀點太過牽強。

數(shù)字控制擁有一些模擬世界不具有的特性，其使開關(guān)式電源設(shè)計擁有迄今還不可能實現(xiàn)的功能。正如工程其他方面一樣，這些好處是有代價的，而是否選擇使用數(shù)字解決方案必須根據(jù)這些優(yōu)點是否勝過其帶來的問題來決定。

一個頻頻被提及的數(shù)字控制優(yōu)點是其允許移除控制器中的一些無源組件，從而消除了組件容差和老化問題。另外，在一些應(yīng)用中這種優(yōu)點更有更大的價值和深遠的意義。例如，在一些多環(huán)路設(shè)計中，使用數(shù)字處理器可以將控制功能集中于一個器件中，從而實現(xiàn)諸如電源軌排序、裕量設(shè)置、負載共享、相位補償以及軟件實施故障預(yù)測等功能。

模塊化電源設(shè)計人員擁有了更多的優(yōu)勢。想想一家電源廠商有許多不同功率級的情況吧。采用數(shù)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(guī)模生產(chǎn)時，產(chǎn)生的經(jīng)濟規(guī)模會十分巨大。

在使用數(shù)字電源以前，當(dāng)然也有一些必須要考慮的問題。數(shù)字控制器的 PCB 板級空間必須包括 MCU、晶體時鐘、保護/濾波和 ADC 引腳緩沖。另外，對 PWM 精度和 ADC 動態(tài)范圍也有一些限制。盡管如此，一些最新的數(shù)字電源（請訪問 http://www.ti.com/piccolo）專用 MCU 產(chǎn)品還是可以解決多大數(shù)這些問題。

模擬工程師們擔(dān)心的另一個問題是掌握這些數(shù)字設(shè)計技術(shù)所需的時間和精力。許多情況下，如 Z 轉(zhuǎn)換和采樣理論等概念通常自畢業(yè)那天起就沒有接觸過了！幸運的是，許多在線工具現(xiàn)在都是免費提供（http://www.biricha.com/），其自動根據(jù)一套用戶頻率域規(guī)范將一個模擬設(shè)計轉(zhuǎn)換成離散時間當(dāng)量。Biricha 還提供了為期數(shù)天的數(shù)字電源設(shè)計課程，專為那些希望掌握數(shù)字技術(shù)或者只是想溫習(xí)一下長時間忽略的知識的工程師們量身定制。另外，在未來數(shù)月 Bodo Power 將不斷出版一系列技術(shù)文章，旨在為廣大模擬工程師們提供數(shù)字 PSU 設(shè)計方面的幫助。

綜上所述，數(shù)字電源不是讓模擬電源冗余的“魔法子彈”。模擬和數(shù)字電源都會存在，并將和睦相處。如果不需要額外的數(shù)字控制功能，那么模擬電源毫無疑問就是理想選擇。反之，在有眾多嚴格調(diào)節(jié)功率級的復(fù)雜系統(tǒng)中，要求監(jiān)控、數(shù)據(jù)通信和靈活控制環(huán)路，這時數(shù)字解決方案更能發(fā)揮其應(yīng)有的作用。幸運的是，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)的出現(xiàn)可以讓廣大設(shè)計人員可以為眼前的應(yīng)用選擇最佳的解決方案。