数字电源的研究

数字电源专家们还炫耀了“非线性”控制方案，但这些回路却让你无法在数字电源芯片上连接网络分析仪。非线性数字回路并不提供有效的增益与相位响应。于是芯片公司转而让工程师们在时域中评估稳定性，声称他们应给回路施加一个瞬态条件，并确保振铃会在一个可接受的时间量内消失。不过，有经验的控制系统工程师们都不喜欢非线性控制，而喜欢采用熟悉的增益与相位方法。
有些公司称数字电源芯片可以在一个多相电源中，保持各相位之间有更紧密的电流匹配。不过，与一个30%失配的模拟电源作比较是不切实际的，并且，没有一个负责的工程师会把这样一种设计送去量产。

　　有些芯片公司还声称数字电源的效率高于模拟电源，但这种说法并不可靠。一只芯片关闭多相控制器中各个相的能力可表示为一种效率收益。在轻载时，它可提供相当不错的效率，不过这种能力并非源于数字PWM回路。任何模拟芯片都可以完成这个功能。开关电源中的主要损耗是磁、开关以及铜损耗，一只控制芯片无法影响这些损耗。凌特技术公司的模拟式LTM4609降-升压转换模块可得到98%的效率，几乎优于所有数字芯片。

还有一种有关效率的说法是，数字芯片可提供更好的死区时间控制。换句话说，它们可以驱动同步与功率FET，因此没有反向电流。然而，凌特技术公司拥有一个模拟方法的专利，能确保同步FET永远不会反向导通，而美国国家半导体、Allegro与飞兆公司在多款芯片中采用了模拟的山谷模式（valley-mode）控制，实现了相同的效果。凌特技术公司工程副总裁兼首席技术官Bob Dobkin指出：“没有理由说数字控制回路有更高的效率。用模拟方式可以做stage-shedding。穿通控制也不是问题了，我们一些较新的电路还有自适应穿通控制。”

折衷是不可避免的

　　实际上，一款芯片采用数字回路还是模拟控制回路并没有什么关系。在选择一种数字方案时，你只需要关心要做哪些折衷。例如，数字电源的静态电流较高。尽管德州仪器公司的DSP有很高的功率效率和速度，但它们消耗的功率也大于状态机芯片，而远超过模拟芯片。在吸收的静态电流方面，一只离散时间式采样数据的PWM芯片总是高于低功耗模拟PWM芯片。因此，Summit Microelectronics公司以及其它公司便做出了“数字管理”的模拟电源。这种方案是围绕模拟PWM区域，做出手持电子设备所需要的数字通信与控制功能。这些是准备用在电池工作设备上的器件，无法拥有高速ADC/DAC和DSP，因为它们的静态电流都在毫安量级。Summit公司营销与应用副总裁Abid Hussain说：“如果我带一个静态电流大于100 µA的芯片去见一个客户，我肯定会受到嘲笑的。”

无论怎样，如果你有了DSP，就可以增加一个软件模块，建立一个电源轨。注意DSP必须要引导，因此，如果这时有一个小差错，则可能损失数字电源轨，直到器件装入引导码，开始运行时。另外，你的DSP最好是确定性的。如果它有太多的循环和中断，那么就无法为数字电源代码提供服务，电源轨循环就不会真正闭合。

　　你会发现，模拟器件也可以减少器件数量。例如，Power IntegraTIons公司提供不需要光耦的低成本离线模拟器件，而凌特技术公司生产的LTC4278和其它模拟器件采用检测线圈作电压反馈，而不是光耦。它们未用数字电源也能提供这些功能，因此不需要一个数字PWM回路也可以消除负反馈电压，而用反馈波形的适当部分作反馈控制。你关心的不应该是芯片公司采用了模拟PWM回路还是数字PWM回路，而应注意在没有光耦情况下，器件是否可以提供严密的输出调节。

数字电源芯片的制造还需要更昂贵的遮罩集，有较高的NRE（非重发性工程）成本。Exar XRP7740数字电源芯片充分利用了数字PWM回路的尺寸，提供了价格上可与模拟器件相竞争的低成本芯片。然而，这些芯片的遮罩集要贵得多，因此各家公司销售这些芯片时都把变动做到最少，哪怕客户订量达数百万片。片芯的低成本是对高成本精细CMOS遮罩集的一种折衷，因此制造商必须面向大批量应用。Cadence公司工程服务副总裁Time Henricks称：“总归是技术-经济的问题。”他指出，在精细CMOS上置入大输出或大驱动晶体管几乎不一种有性价比的方案。一般来说，在廉价CMOS工艺下用较粗的线更有好处（参考文献5）。另外，很多电源芯片必须工作的电压都高于细线或宽线CMOS可以提供的电压，因此双极模拟芯片永远会有其地位。

数字电源擅长于那些需要逐周期补偿的应用，但很多公司更愿意采用一种简单而耐用的模拟设计，对器件的寿命作适当的补偿。数字电源自动补偿仍然是一个发展中的技术。思科公司Thomas称：“我们有一个传统电源轨，在