電源與電源管理技術發展趨勢訪談錄（七）

Mansour Izadinia   副總裁

　　未來的DC-DC轉換器采用何種技術—模擬還是數字？

　　未來的電源管理系統對效率和可靠性的要求越來越高，電源管理產品的設計專家就如何提高系統效率和可靠性的問題產生了許多爭議。許多專家提議借助數字系統改善效率和可靠性。這無疑對傳統的模擬方案提出了挑戰，模擬設計人員為了維護模擬設計的地位也提出了不同的觀點。我們相信在數字DC-DC轉換技術發展成熟之前，有關數字和模擬DC-DC轉換器的爭議還會持續一段時間。

　　了解數字電源管理不可混淆的兩個方面非常重要，一方面是數字電源管理技術，另一方面是輸出電壓調節反饋環路的離散時間控制。許多設計人員沒有分清這兩方面的問題，因而也混淆了真正的“數字電源”的含義。我們認為一個“數字電源”系統可以利用傳統的模擬架構實現主調節環路。典型的數字電源系統具有一個系統控制器和一個或多個帶有通信接口（例如PMBus?）的器件，通信接口有三個作用：首先可以實現對PMBus器件的監測，通過檢測輸出電壓、輸出電流、溫度等參數獲得有助于系統管理的信息，最終達到器件控制的目的。系統控制是數字電源的第二個主要功能。第三個主要功能是系統配置，系統配置主要發生在上電或系統裝載時。系統配置有多種不同目的，例如：Intel? VRM規范要求通過配置VRM獲得為Intel CPU供電的精確輸出電壓。在PWM控制器中一般通過引腳設置達到這一目的，Intel要求通過不同的電源配置改善CPU的工作速率。總而言之，電源管理系統為我們提供了三個功能：監測、控制和配置。當然，為了實現這三個功能，我們還需要連接系統和器件的串口或并口。

　　推動數字控制技術實現DC-DC轉換器的動力由多種因素，最主要的一個因素是：能夠實現更有效的電源管理，通過對系統工作模式進行高層管理達到提高系統效率目標。例如，在服務器中按照數據吞吐量控制DC-DC的工作模式 ，絕大多數大電流服務器電源采用多相架構，當系統工作在輕載時，可以關閉一相或多相DC-DC轉換器，從而改善系統在輕載條件下的工作效率。在交換機/路由器，系統控制器可能只需要改變DC-DC轉換器的工作模式，動態控制系統時鐘，從而達到降低ASIC及其他相關電路功耗的目的。另外一個更有效的電源管理途徑是動態控制DC-DC開關頻率或輸出電壓。例如：為了降低系統在大電流條件下的功耗，系統控制器可以降低輸出電壓。Intel的VRM規范既是一個成功的應用范例。

　　但是，構建最佳的數字DC-DC轉換器，其性能受限于模擬電路，例如：電壓基準或A/D轉換器。

　　高速數字PWM的定時問題實際上是其內核電路的模擬問題，可以通過數字和模擬方案的相互配合解決這一問題。基于這一考慮，若干年內，DC-DC轉換器將是一個模擬技術和數字技術的混合架構。

　　設計人員需要針對具體設計的系統選擇最適合的方案，關于采用數字技術還是模擬技術的爭議最終取決于對性能和成本的合理折衷。