数字电源 — 电源管理的未来

2008-04-21 03:29:12来源: edn
电源管理在传统上被人们视为是模拟领域的一部分。从逻辑上说,这种说法是正确的,因为电流与电压输入都需要转换成模拟的电流与电压输出。许多应用都改为采用较低的输出电压和较大的输出电流,电源管理也根据这种变化作出了相应的调整。

数字电源管理半导体及数字控制电源的年增长率


  随着电压越来越低且电流越来越大,传输延迟随之延长,频率也受到限制。尽管如此,还是有些用户并没有改用这种较低电压的电源。随着电源数及需要排序、监测及调节所有模拟输出的困难任务数量的增加,电路板变得日益复杂。在这种情况下,有人提出了采用“数字”技术来替换模拟电源。实际上,在模拟领域中,采用数字信号处理器(DSP) 的高端数字电源应用已经很久了。

  关于在电源管理中采用数字方式还是模拟方式的问题,引发了深入的讨论,进而产生了一些优秀的设计。数字电源管理受到人们青睐有多种原因 —— 在较小负载时效率高、加载响应快、电源损耗低、参数控制及可降低成本的多种因素:元件少、占用电路板空间小、维护便宜、可靠性高、能提供状态报告、总效率高等。

  如果数据处理中心(Datacenter)在电力上而不是硬件上支付了更多成本,以及在数据处理中心出现散热问题时,电源效率成为一个主要

问题。不仅是数据处理中心有与散热相关的电源密度问题,其通讯设备也存在此问题。数字电源似乎成为主要OEM 要开拓的方向。

  
  两种方式

  现在,有两种采用数字技术管理电源的方式。首先是数字电源管理 (DPM),它是一种利用数字信号排序和监测的高级电源管理系统。DPM 可以独立工作,也可与模拟控制(例如电压或电流回路)结合。第二种数字电源为数字控制电源 (DCP) ,包括管理电源的数字电路及对电压或电流回路的数字控制。由于数字回路对负载变化的需求有更快的响应,所以 DCP 的真正优势在于提高了效率。

  在如今上市的产品中,有两种 DCP 实现方式。一种方式是采用 DSP 芯片。这对于模拟系统设计师来说是一种灵活而复杂的方法,它需要编写大量的代码对应用进行优化。另一种方式是将状态机与一个微控制器和 PID 补偿器结合。这种架构灵活性差,但更容易使用。通常,这种方式会采用图形用户界面(GUI) ,使系统电源设计师无需真正了解数字补偿技术,即可快速地设计出所需的芯片。

  目前来看,主要OEM 通常在需要与较高系统实时通讯的高瑞系统中采用DCP。独立系统和低端的设备(例如手机),则不需要复杂的 DCP,它们更需要的是 DPM。

  数字电源的未来发展趋势已经不是什么疑问了。数字电源适合部分的应用,而模拟电源在市场中仍占据着主要份额。

编辑:吕海英 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/newproducts/others/200804/article_17875.html
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