数字控制技术：改善功率密度及电源管理功能的高招

采用了58个元器件，这里不包含连接器引脚，但PCB作为一个元件被包含在内。采用相同的计算规则，20A数字设计所用的元器件为24枚，而40A数字设计的元器件则为41枚。如上所述，数字设计中元器件数量的减少是导致功率密度提高的根本原因。元器件数量的减少，除了可以改善封装之外，在未来利用数字控制的设计中，还有望在降低成本和提高可靠性方面发挥重要的积极作用。

4. 成本

　　由于PMH8918L是一个产品单元，所以说模拟设计的成本结构非常清晰。而数字设计位于一个原型内且只采用部分元器件，例如数字控制芯片，这类器件都是最近最新引进的，因而还没有一个完善的定价机制。进一步说，我们期望随着数字控制技术的普遍采用，一些专用的元器件价格将会下降。因此这里我们不提供具体的成本分析。但由于数字技术可能实现更高的集成度以及更高水平的电气和封装性能，我们坚信数字方案很快就会为绝大多数用户提供非常高的价值。

5. 可靠性

　　对于原型数字设计目前还没有详细的可靠性计算。18A模拟设计所计算出来的MTBF为380万小时。在两种数字设计中采用了与模拟设计中相同的元器件降额设计方法。在数字设计的某些方面，元器件数量的减少将会更好地补偿电流的增加。通常，数字设计中的高集成度和较少的元器件内部互联将预示着具有更高的可靠性。

本文小结

通过本案例的研究，相对于模拟设计来说，在POL稳压器的数字控制功能方面可以得出以下几个结论：

1. 数字控制稳压器的通用电气性能要等同于或者优于模拟设计；

2. 对于同样的输出电流，数字设计的效率高于模拟设计。效率提高超过1%是可能的；

3. 在封装密度方面数字设计具有明显的优点。这样，可以设计更小的BMPS，或者在标准的封装内可以提高可用功率；

4. 与模拟POL稳压器相比，数字设计可以大大地提高电流和功率密度，提高幅度可以达到289%-330%；

5. 随着40A数字设计的集成度的提高，散热将超过器件面积而成为约束封装的主要条件；

6. 数字设计大大地减少了元器件数量，20A数字设计减少了58%，而40A数字设计则减少了29%；

7. 虽然还无法提供详细的成本分析，与模拟BMPS相比，数字设计有望能为用户提供更突出的价值；

8. 由于元器件数量减少并提高了集成度，在进行MTBF预测计算时，数字设计相对于模拟设计将具有更高的可靠性。

　　总的来说，数字控制作为一项可行的技术，在无需OEM系统设计师增加额外设计工作量的条件下，能够为最终用户提供性能、成本、可靠性以及功率密度方面的改善。如果需要，还可以在不增加成本和封装密度的条件下，为BMPS增加一个系统电源管理接口。

作者：Per-JohanWiberg,

爱立信美国电源公司

TorbjornHolmberg

爱立信瑞典电源公司