数字电源 — 电源管理的未来

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。

　　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。