数字电源技术扫盲篇

过去，一说到“数字”，人们就认为成本高于传统的模拟解决方案──较之数字解决方案具有的其他优点，譬如尺寸缩孝具有灵活性与适应性、可测试性增强、诊断功能及扩展功能，成本高是一大负面因素。不过与使用所占空间较大的专有技术制造的模拟反馈回路相比，利用市场上现有的CMOS技术实现数字反馈回路所需成本较少。另外，采用真正数字电源的解决方案整体成本比其他现有方案低得多。

　　2、数字电源复杂得多

　　人们有一种观点，认为电源设计人员天生就是模拟技术设计人员，因而不想处理编程带来的复杂性。数字电源管理的支持者提出，我们不但对力求创新的设计人员 （他们并没有受到兴起的数字电源的威胁）没有给予足够重视，而且实际上，编程并不是意味著编写代码，其实只是处理向导程序驱动的图形用户界面（GUI），以获得各种系统级优点，其中包括∶

　　（1）通过实时遥测技术简化了系统级温度管理；

　　（2）通过实时遥测技术提高了在故障出现前事先预测的可靠性；

　　（3）通过在最终模块或者主板测试阶段完全自动化的检查和可变电阻器微调等功能提高可制造性。

　　实际上，数字电源迟迟得不到接受是因为顾客认为数字技术未得到证明、技术复杂及成本高昂。这不足为奇，因为业界在70年代末遇到了相似的情况∶当时电源从线性改为开关式，而最初开关式也被认为价格昂贵、不可靠（输出噪音大）。不过，一旦顾客认识到开关式电源所具的优点（性能更高、尺寸更小），并且学会了如何实施新的开关式电源技术，线性电源很快就被淘汰了。几年後，随著顾客熟悉其具有的优点、市场上出现更多的提供商和解决方案、看到无需额外成本就能带来的比模拟解决方案更好的效果，数字技术会出现类似的转型。

　　从目前情况看iWatt、TI德州仪器、凌特公司（Linear Technology）等大公司纷纷推出自己的数字电源IC，这表面业界对数字电源的前景是看好的。据iSuppli和雷曼兄弟公司的报告表明，整个数字电源市场将在2006年实现创收1.68亿美元左右，并且很快会成为电源市场非常重要的一部分；业界估计年复合增长率（CAGR）在今後几年将超过 100%。

　　四、数字电源IC

　　目前，比较领先的数字电源IC开发商有德州仪器、凌特公司（Linear Technology）、Integrated Power等大公司。下面以德州仪器的UCD7K、UCD8K和UCD9K系列数字电源IC为例，介绍数字电源IC的主要特点。

　　1、UCD7K数字电源驱动器

　　德州仪器的UCD7000系列IC主要应用于数字电源或者需要快速局部电流限制保护的场合，兼容标准3.3V DSP微控制器I/O端口。UCD7201是该系列其中之一，其功能框图如图1。

　　图1、德州仪器数字电源IC UCD7201结构框图

　　UCD7201 可与UCD9110、UCD9501等数字电源控制器进行双端拓扑连接。可编程门限，具备可由主控制器监视的数字输出电流限制标志。高阻抗数字输入端，可以输入频率高达2MHz的3.3V逻辑电平信号，引脚内部有施密特比较器防止外部噪声干扰。有电流限制标志引脚。电流限制门限设置端口，可将门限设置的 0.25V到1.0V之间的任意值当其开路时门限缺省值为0.5V。以上端口的引脚配置位置根据元件封装不同而有所变化。该IC内部还可以向控制器提供电源。UCD7201典型应用电路如图2。

　　图2、UCD7201典型应用（推挽转换器）　　2、UCD8K系列数字电源控制器

　　UCD8620是一种数字控制推挽式模拟PWM控制器，为UCD8K系列产品之一，其内部结构图如图3。UCD8620的主要特点包括∶采用电压模式或峰值电流模式控制，可以提供灵活的控制方法；采用带标记的可编程过流限制，可以提供故障保护以及灵活的过载保护；可接受来自数字控制器的时钟输入，其数字控制式开关频率具有最大占空比；带有110V高压？动电路，可以直接采用48V的简化？动；以及通过片上3.3V、10mA线性稳压器为数字控制器供电等。图4和图5是分别是它在电信半桥式输入转换器和电信推挽式输入转换器方面的典型应用。

　　图3、UCD8620内部结构图

　　图4、UCD8620典型应用∶电信半桥式输入转换器

　　图5、UCD8620典型应用∶电信推挽式输入转换器

　　3、UCD9K高分辨率数字控制器

　　UCD9501是UCD9K系列高分辨率数字控制器的第一个产品，它包含一个100MHz、32位哈佛结构DSP核，一个时钟和定时控制模块，一个12 位、6.25MS/s采样速率的ADC；外部数字I/O，包括PWM输出和存储器。UCD9501内部结构见图6。图7是基于UCD9501或F2801 DSP的数字电源参考设计。

　　图6、UCD9501内部结构

　　图7、AC/DC整流器参考设计

　　五、结语

随著IC厂商不断推出新型号、性能更好的数字电源IC产品以及用户对数字电源认识的深入，数字电源将会得到普及，设计方法灵活可靠度高的数字电