模擬電源被數字電源取代的因素分析

　　導讀：近幾年，使用微處理器控制開關式電源不斷發(fā)展。在數字電源相比模擬電源 的優(yōu)點方面仍存在許多爭議，兩大陣營你來我往、爭論激烈。

　　一、什么是數字電源跟模擬電源最本質的區(qū)別

　　所謂的數字化電源的本質在于電源對輸出電流/電壓的PWM調節(jié)是有數字芯片按照一定的數字控制方式和算法產生，這是數字電源的最本質特征。那些擴充了8位、16位單片機來提供數字輸入輸出操作界面、遠程通訊接口。但是電源的PWM調節(jié)還是依賴模擬電源調制芯片的電源，只能說它們長了個數字電源的外表但卻沒有數字電源的“芯”.

　　二、數字電源和模擬電源優(yōu)劣勢對比

　　由于多處理器核或小尺寸處理器對應的I/O口對于不正確的壓差所引起的“閉鎖”現象非常敏感，電源的跟蹤與上電順序也非常關鍵。復雜的電路板需要多電源供電，因此對上電順序和跟蹤的要求也更加嚴格。這些功能利用模擬技術很難實現，而數字技術則可解決這一復雜問題，提供精確、簡單的方案。

　　表1數字電源控制器的優(yōu)缺點

　　表2模擬電源控制器的優(yōu)缺點

　　高端系統要求近乎為零的故障時間，因此，對于冗余系統的監(jiān)控也十分重要，以確保系統可靠工作。這就需要了解產生電源故障的原因和過程，在出現問題時采取迅速的解決措施。用模擬技術構建監(jiān)控電路需要很多分離元件或專用電路。有些系統由于受體積、價格及復雜度的限制，不得不簡化了監(jiān)控環(huán)節(jié)，導致較低的系統可靠性。對于數字系統來說，提供這種系統檢控幾乎不需要增加系統成本。在數字系統中，用于數字引擎操作的信息采用數字格式，可以很容易地增加通信容量。

　　三、數字電源跟模擬電源的應用

　　數字電源控制器適用于各種各樣的應用，無需借助附加電路。從這個意義上說，這項技術的靈活性要遠優(yōu)于傳統的模擬技術。

　　數字電源控制一般比模擬控制器具有更高的集成度。但是，集成度還不足以滿足設計重用和靈活性的要求。元件數值也需要靈活可變。設想一下，一個典型模擬補償器的補償元件（電阻和電容器）被集成到控制器中，電阻和電容器的值是固定的。把這些元件集成進來，實際上降低了控制器的靈活性，除非采取某種辦法，能夠調節(jié)元件的數值，適應應用的要求。例如在數字控制器里，補償器被集成到控制器中，補償參數存放在控制器存儲器中的數字寄存器當中。若要改變補償參數，只需簡單地改變寄存器里的數值。

　　數字電源控制器在易用性方面比模擬控制器更有優(yōu)勢。首先，由于數字電源控制的高集成度，需要確定、采購、跟蹤的元器件數量要少很多，這使得數字電源控制器非常容易使用。其次，集成元件的數值由數字寄存器定義，寄存器里的數值可以很容易地通過器件的引腳或數字通信接口和圖形用戶界面進行修改。在后面的例子還將說明，對設計進行配置只是點擊鼠標這樣簡單的事情。這要比模擬方案要容易得多，因為模擬方案還需要用電烙鐵和成箱的元器件。當你重新設計和優(yōu)化的時候，每改變一次元器件的數值，都會增加設計風險。

　　最后，數字控制器更容易使用，因為你可以用幾個數字就把設計搞定，而且用數字方式進行設計也更容易。下面的幾個例子可用來說明這一點。

　　模擬電阻和電容器只有正的數值。把這些功能/數值用數字方式集成進來，就消除了這個限制，這樣就更容易采用原先在模擬域很難采用的方案。

　　補償是一個非常好的例子。數字補償的功能要遠遠多于模擬補償，例如高Q值電路的電壓模式控制很容易用數字控制器實現，但幾乎不可能用模擬控制器來實現。

　　優(yōu)化算法以提高性能。模擬設計傾向于點方案，但負載、電壓源、環(huán)境條件很少是固定的。因此，可以采用優(yōu)化算法，對在這些變化條件下的性能進行優(yōu)化。這些算法很容易在數字控制里，用嵌入式微控制器和非揮發(fā)性存儲器來實施。

　　數字控制器中的自發(fā)現算法把設計者從費時的系統標識中解放出來。比如，自動補償是今年發(fā)布的很多數字控制器上的新功能之一。控制器會確定受控裝置的特性，并采用適合那個特定裝置的的配置。

　　由于元器件的數值、運行狀態(tài)、環(huán)境條件被存儲在數字寄存器里，因此可進行遙測，并且也容易使用該功能。系統能夠很快診斷出故障，用很短的指令改變運行參數，使系統啟動并運行。

　　綜上所述，如果不需要額外的數字控制功能，那么模擬電源毫無疑問就是理想選擇。反之，在有眾多嚴格調節(jié)功率級的復雜系統中，要求監(jiān)控、數據通信和靈活控制環(huán)路，這時數字解決方案更能發(fā)揮其應有的作用。數字控制能解決問題，是因為它具有比模擬控制更好的性能、更靈活且在復雜的設計中更易用。數字控制發(fā)揮了模擬控制的優(yōu)點，并超越模擬控制。