圖l 基本模塊構(gòu)成的數(shù)字電源

　　圖l中某些模塊執(zhí)行模擬功能，如驅(qū)動(dòng)器模塊，而另一些模塊如DSP等則執(zhí)行數(shù)字功能。數(shù)字電源可以完成對(duì)PWM控制環(huán)路的數(shù)字控制和數(shù)字電源管理與通信任務(wù)。系統(tǒng)可以使用一種或兩種形式的數(shù)字電源。那么，數(shù)字電源又能帶來什么直接的好處呢?

　　1。1 數(shù)字電源組成的主要優(yōu)點(diǎn)

　　數(shù)字化閉環(huán)是數(shù)字電源迄今最復(fù)雜的部分。為什么要用數(shù)字控制，使用模擬控制環(huán)路的SMPS(開關(guān)模式電源系統(tǒng))不是挺好嗎?模擬控制環(huán)路的優(yōu)點(diǎn)是準(zhǔn)確、工程師對(duì)自己設(shè)計(jì)的理解，以及有極多模擬控制IC的支持。然而，模擬控制環(huán)路是面向一個(gè)定義范圍狹窄的特定負(fù)載。如果負(fù)載變化范圍寬，則很難在負(fù)載的整個(gè)變化范圍內(nèi)調(diào)整模擬環(huán)路。

　　如果使用一個(gè)真正的數(shù)字控制器，則設(shè)計(jì)者可以將數(shù)值放在寄存器內(nèi)，對(duì)控制器的各個(gè)方面作配置，而無(wú)需改變外部的硬件。設(shè)計(jì)者只需要工作在PC的GUI(圖形用戶界面-參見圖2(b))上，就可以更快地優(yōu)化和調(diào)試系統(tǒng)，而不必將各種電阻電容在板上焊上焊下。可以去掉某些元件，或使用較廉價(jià)的無(wú)源元件，從而補(bǔ)償處理器的成本。產(chǎn)生電源精度的本身是模擬功能。然而，當(dāng)你擁有了這種數(shù)字能力時(shí)，就不用制造有絕對(duì)精度的部件，而可以制造精度較差的部件，然后用數(shù)字控制來校準(zhǔn)這些誤差。這與信號(hào)調(diào)節(jié)發(fā)生的情況類似。但數(shù)字控制環(huán)路需要一個(gè)速度相對(duì)較快而功能強(qiáng)大的處理器，這在錙銖必較的電源子系統(tǒng)中是一個(gè)缺陷。

　　然而數(shù)字電源的作用并不只是數(shù)字式地閉鎖控制環(huán)路，它還包括管理與通信功能，這在數(shù)據(jù)通信和電信系統(tǒng)中正變得日益重要。這些系統(tǒng)依賴于能應(yīng)付多種電壓線路的電源處理器，這些電壓線路必須以設(shè)定的順序完成上電和斷電。

　　數(shù)字電源的主要優(yōu)點(diǎn)是：更大的靈活性，能加快設(shè)計(jì)產(chǎn)品的上市進(jìn)程;提高供電性能;使系統(tǒng)溝通成為可能，如遠(yuǎn)程偵測(cè)等;器件數(shù)量減少，因而系統(tǒng)成本低廉。之所以采用數(shù)字電源解決方案，是因?yàn)樵摻鉀Q方案具有如下明顯的優(yōu)勢(shì)，即可編程序，使用簡(jiǎn)便，精確度高，集成化強(qiáng)，通用開發(fā)平臺(tái)及支持未來的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

　　1。2 關(guān)于數(shù)字電源的軟件支持

　　數(shù)字電源控制需要軟件支持，如UCD95K和UCD91K的數(shù)字電源控制器由Code Compose Studio公司的IDE軟件支持，它是一個(gè)集成開發(fā)環(huán)境，可提供主要的開發(fā)工具以減少開發(fā)時(shí)間和工作量。其PMBus(電源管理總線)工具也成為數(shù)字電源客戶支持的一部分。因?yàn)樾碌腜MBus通信協(xié)議已經(jīng)開發(fā)成功用于系統(tǒng)與電源子系統(tǒng)之間的主板和支架(board-and-shelf)通信。另外，參照設(shè)計(jì)是由GUI和源代碼實(shí)例支持，以及數(shù)字電源的設(shè)計(jì)和評(píng)估。

　　1。3 以UCD9111和UCD9112為例的數(shù)字脈寬調(diào)制控制器基本架構(gòu)

　　當(dāng)今數(shù)字脈寬調(diào)制控制器UCD9K提供了全數(shù)字的電源管理能力，可關(guān)閉數(shù)字域內(nèi)的多個(gè)反饋回路以及用于集成監(jiān)控、通信、配置及監(jiān)測(cè)的相關(guān)功能。以UCD9111，UCD9112為例討論其基本架構(gòu)。 UCD9111，UCD9112隸屬于UCD9K系列。單相 UCD9111 與雙相 UCD9112 控制器采用 175ps分辨率的數(shù)字脈寬調(diào)制器(PWM) ，并可通過GUI 進(jìn)行全面配置，從而無(wú)需單獨(dú)進(jìn)行軟件編程即可對(duì)負(fù)載點(diǎn)電源轉(zhuǎn)換進(jìn)行監(jiān)控與管理。GUI 配置功能使設(shè)計(jì)人員能夠?qū)﹄娫措妷骸㈦娏鏖撝蹬c響應(yīng)、軟啟動(dòng)、容限、環(huán)路補(bǔ)償以及眾多的其它功能進(jìn)行智能管理。

　　圖2 (a) UCD9111/UCD9112結(jié)構(gòu)示意框圖
　　(b)不能使用示波器測(cè)量SMPS與示波器機(jī)殼間出現(xiàn)危險(xiǎn)浮動(dòng)電壓的顯示
　　⑴　主要特點(diǎn)為：數(shù)字同步壓降PWM控制器，分辨率為175ps;數(shù)字控制，帶可編程PID補(bǔ)償;Vout可調(diào).從Vin的1%至99%;可編程設(shè)定轉(zhuǎn)換頻率，最高可達(dá)2MHz/相位;可編程軟件啟動(dòng)及軟件停止;可支持預(yù)先偏置輸出;0。5%內(nèi)置微調(diào)800mV基準(zhǔn);Vin可調(diào)，從4。5V~15。5V(UCD7230);遙感差分放大器;通過PMBus總線實(shí)現(xiàn)電源監(jiān)控;單偏壓供電(3。3Vdd);直觀的圖形用戶界面;內(nèi)置熱傳感器;具有PMBus支持。

　　⑵　圖形用戶界面(GUI)為：UCD9111/ UCD9112提供了一個(gè)直觀的圖形用戶界面，簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)(見圖2(b)所示)，可顯示轉(zhuǎn)換器的電流狀態(tài)。該器件還支持PMBus指令。

　　⑶　圖形用戶界面的主要功能：PID系數(shù)編程;POL開啟/關(guān)閉ON/OFF;Vout設(shè)定值;轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換頻率設(shè)定;輸出電壓軟件啟動(dòng)及軟件停止;故障門限配置;制造信息。

　　2、數(shù)字電源中電源控制和電源管理的區(qū)別

　　2.1 關(guān)于電源控制和電源管理概念

　　使用“電源控制”術(shù)語(yǔ)來強(qiáng)調(diào)電源供應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)部的控制功能，尤其是個(gè)體內(nèi)部能量流的循環(huán)管理。這一定義包含了反饋回路和內(nèi)部管理維持功能。功率控制功能在與電源供應(yīng)的開關(guān)頻率實(shí)時(shí)監(jiān)控中起到作用。這種類型的控制功能可以由模擬或者數(shù)字技術(shù)實(shí)現(xiàn)，電源供應(yīng)系統(tǒng)無(wú)論采用哪種方式，呈現(xiàn)給最終用戶的表現(xiàn)是基本一致的。這就是說，數(shù)字電源的使用不要求最終用戶做任何改變和新的設(shè)計(jì)。

　　相應(yīng)的，“電源管理”是關(guān)于一個(gè)或多個(gè)電源供應(yīng)系統(tǒng)之外的通