数字电源浅析

采用了固定的定时网络去设置死区时间。但是对于典型的工作环境下，这个死区时间比需要的时间长，从而降低了转换器的效率。通过对比，一个数字控制环可以根据工作环境动态的变化死区时间，优化了POL整流器的效率。

同时，模拟系统中的反馈回路补偿是必要的，是环路稳定和动态响应性能的折衷。使用数字控制技术，能够建立非线性或者自适应的控制环路，从而补偿因数可以根据工作环境来改变。也就是说，电源或者负载点稳压器在需要时提高了响应速度，或者在某些情况下放慢了响应速度。这种方法还有其它好处，输出电容就减少了。对于给定的电压稳定度，输出电容的减少是必须的，因为它降低了成本和减小了元件占用的空间。数字控制可以允许工作在非连续模式，即，当电源在非常小的负载时跳过一些开关周期，而且没有动态负载特性变坏这样的常见问题。

数字电源管理

数字电源管理是指利用数字的方式从供电单元外部对于板上的电源进行监控。例如，控制多个电压的开启和关断顺序，用以满足系统的每个单元对于供电电压裕量的要求。这类数字控制对于在系统中正确运行DSP和FPGA等器件尤显重要，因为这类器件通常需要供给低压的核心电压和多种I/O电压。

今天的数字电源管理系统的架构通常由板级电源和其通过数字通信总线连接的中心控制器件等部分组成。板级电源可以是隔离的DC/DC模块或者是非隔离的POL DC/DC转换器。中心控制器件的形式亦可多样化，可以是专用的电源管理芯片、微控制器，或者利用FPGA中空闲的门阵列来实现控制功能。中心控制器件通常被叫做“主”单元，而受控的板级供电电源被定义成“从”单元。对于大多数的系统，“主”单元的控

制范围通常为一个单板。在更大规模的系统中，“主”单元还可以会同位于系统其它地方更高级别的控制器件相互配合，甚至可以通过长距离的通信网络连接远程控制器件来实现对于电源系统的数字管理。图2是一个单板数字电源管理系统的示例。

应用实例

当单板需要更多种不同电压时，系统电源管理的复杂性和难度都会随之增加。就设计供电次序而言，就有几种因素需要考虑：上电的先后次序，上电的启动时间，延时，关机及错误情况下的保护操作等。数字电源控制将以往沿用的模拟控制及延时电路化繁为简。即使是自定义的启动模式，例如：先检查好电源模组#1的工作状态是否正常，然后才设定开启电源模组#2，都能够通过数字电源控制轻易地做到。

输出电压调节是生产最终测试阶段中，用以判断电源是否可靠的测试方式，一般是采用输出电压的±5%范围内配以任何程序进行测试。然而采用了数字信号母线，即使在没有任何附加的硬件配备或连线下，仍可在一秒钟内完成测试。图3是时序及输出电压调节的例子。

数字电源管理是供电电源和系统设计过程中不可或缺的部分。例如在电源供应器生产的初步阶段时，通过自动测试系统(ATE)就可以设置参数：输出电压调校、过流保护点、过压保护点、过热保护点、载入生产日期及序号等等。在电源系统优化过程中，设计者可利用数字接口，由电脑去测量电源的零件温度、电压、输出电流，还可以用来设置保护电路的测量点，以及优化上电时序。

在组装、测试单板及系统的过程中，通过将数字电源接口连线至ATE，我们可以做出电压限度测试，监视调节各点电压，转换效率测试和记录产品序号和生产日期等等。设计者更可利用一个主控制器，就可以在省去额外电路的情况下设定一些较复杂的上电和关机程序，监视工作温度以调节风速，在实时的情况下监测电源的效率，在失效之前做出应变。类似的监控电源可以应用于系统内的各个部分。

最重要的是这个数字系统无须在电路板上专门设置主控制器或数字接口，也无须在生产过程中加入任何附件就可以使用。如果设定条件是已知的话，电源供应商可在生产过程中编好程序而无须改变任何硬件设定。客户即可将这些数字控制的电源当作传统模拟控制的电源来使用。

基于以上各种优点，爱立信公司认为数控电源是未来的发展方向，尤其是模块电源。因此，爱立信即将推出更多以数控电路设计的新产品。值得一提的是，基于电源是数控的关系，客户将可以‘免费’享受数字电路带来的好处。