時間:2025-02-11 16:13:52來源:21ic電子網
一、數字電源
數字電源主要是開關電源的外特性。一是指數字電源的“通信”功能,二是指數字電源的“數控”功能,三是指數字電源對溫度等參數監測功能。
數字電源的特點包括:
1.控制智能化
它是以數字信號處理器(DSP)或微控制器(MCU)為核心,將數字電源驅動器及PWM控制器作為控制對象而構成的智能化開關電源系統。傳統的由微控制器控制的開關電源,一般只是控制電源的啟動和關斷,并非真正意義的數字電源。
2.數模組件組合優化
采用“整合數字電源”(Fusion Digital Power)技術,實現了開關電源中模擬組件與數字組件的優化組合。例如,功率級所用的模擬組件MOSFET驅動器,可以很方便地與數字電源控制器相連并實現各種保護及偏置電源管理,而PWM控制器也屬于數控模擬芯片。
3.集成度高
實現了電源系統單片集成化(Power System on Chip),將大量的分立式元器件整合到一個芯片或一組芯片中。
4.控制精度高
能充分發揮數字信號處理器及微控制器的優勢,使所設計的數字電源達到高技術指標。例如,其脈寬調制(PWM)分辨力可達150ps(10~12s)的水平,這是傳統開關電源所望塵莫及的。數字電源還能實現多相位控制、非線性控制、負載均流以及故障預測等功能,為研制綠色節能型開關電源提供了便利條件。
二、數字電源VS模擬電源的優勢對比
數字開關電源正是為了克服現代電源的復雜性而提出的,它實現了數字和模擬技術的融合,提供了很強的適應性與靈活性,具備直接監視、處理并適應系 統條件的能力,能夠滿足幾乎任何電源要求。數字電源還可通過遠程診斷以確保持續的系統可靠性,實現故障管理、過電壓(流)保護、自動冗余等功能。由于數字 電源的集成度很高,系統的復雜性并不隨功能的增加而增加過多,外圍器件很少(數字電源的快速響應能力還可以降低對輸出濾波電容的要求),減少了占板面積, 簡化了設計制造流程。同時,數字電源的自動診斷、調節的能力使調試和維護工作變得輕松。而數字電源相對于模擬電源的優勢主要體現在以下幾個方面:
(1)便于高度集成化,由于數字電路采用二進制,其代碼符號儀有0和l兩種,因此在數字1電路中只要有個不同的狀態分別表示0和1就可以,所以數字電路的基本單元十分簡單,而且對元件要求也不嚴格,允許電路參數有較大的離散性,有利于將眾多的基本單元集成在同一硅片上進行批量生產。
(2)工作準確可靠,抗干擾能力強。數字信號是l和0來表示信號的,而數字電路辨別信號的有無是很容易做到的,從而大大提高了電路的工作可靠性。同時數字信號不易受到噪聲干擾,因此它的抗干擾能力極強。
(3)數字信息便于長期保存。借助某種媒體(磁盤、光盤等)可將數字信息長期保存下來。
(4)數字集成電路產品多、通用性強且成本低。
(5)保密性好,數字信息容易進行加密處理,不易被竊取。
(6)不盡能完成數值運算,還可以進行邏輯運算和判斷,這在控制系統中是不可缺少的。
數字電源管理芯片易于在多相以及同步信號下進行多相式并聯應用,可擴展性與重復性優秀,輕松實現負載均流,減少EMI,并簡化濾波電路設 計。數字控制的靈活性能把電源組合成串聯或并聯模型,形成虛擬電源。而且,數字電源的智能化可保證在各種輸入電壓和負載點上都具有最優的功率轉換效率。
相對模擬控制技術,數字技術的獨特優勢還包括在線可編程能力、更先進的控制算法、更好的效率優化、更高的操作精確度和可靠性、優秀的系統管 理和互聯功能。數字電源不存在模擬電源中常見的誤差、老化(包括模擬器件的精度)、溫度影響、漂移、補償等問題,無須調諧、可靠性好,可以獲得一致、穩定 的控制參數。數字電源的運算特性使它更易于實現非線性控制(可改善電源的瞬態響應能力)和多環路控制等高級控制算法;更新固件即可實現新的拓撲結構和控制 算法,更改電源參數也無須變更板卡上的元器件。
數字控制還能讓硬件平臺重復使用,通過設計不同固件即可滿足各種最終系統的獨特要求,從而加快產品上市,減少開發成本、元器件庫存與風險。
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