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1、數字電源的基本特征
數字電源一直是系統架構師與電源設計者的熱門話題。由于電源管理業在不斷發展，而數字電源正是發展的重要一環。那么，什么是真正的數字電源，它又能帶來什么直接的好處呢?目前公認的數字電源定義是：提供監控與配置功能，使用數字算法擴展至全環路控制的數字控制電源產品。因此，數字電源必須執行的電源管理功能可以保留在模擬區域，也可以轉移至數字區域。數字電源可以完成對PWM控制環路的數字控制和數字電源管理與通信任務。系統可以使用一種或兩種形式的數字電源。數字電源組成包括若干部分，典型的產品由數字電源驅動器，數字電源PWM控制器和高分辨率數字控制器三部分組成。該電源管理產品專門支持從AC線到負載點，包括不間斷電源(UPS)、服務器、電信、數據中心及VRM應用的隔離與非隔離式解決方案。圖l所示是由基本模塊構成的數字電源。
圖l 基本模塊構成的數字電源
圖l中某些模塊執行模擬功能，如驅動器模塊，而另一些模塊如DSP等則執行數字功能。數字電源可以完成對PWM控制環路的數字控制和數字電源管理與通信任務。系統可以使用一種或兩種形式的數字電源。那么，數字電源又能帶來什么直接的好處呢?
1。1 數字電源組成的主要優點
數字化閉環是數字電源迄今最復雜的部分。為什么要用數字控制，使用模擬控制環路的SMPS(開關模式電源系統)不是挺好嗎?模擬控制環路的優點是準確、工程師對自己設計的理解，以及有極多模擬控制IC的支持。然而，模擬控制環路是面向一個定義范圍狹窄的特定負載。如果負載變化范圍寬，則很難在負載的整個變化范圍內調整模擬環路。
如果使用一個真正的數字控制器，則設計者可以將數值放在寄存器內，對控制器的各個方面作配置，而無需改變外部的硬件。設計者只需要工作在PC的GUI(圖形用戶界面-參見圖2(b))上，就可以更快地優化和調試系統，而不必將各種電阻電容在板上焊上焊下�？梢匀サ裟承┰蚴褂幂^廉價的無源元件，從而補償處理器的成本。產生電源精度的本身是模擬功能。然而，當你擁有了這種數字能力時，就不用制造有絕對精度的部件，而可以制造精度較差的部件，然后用數字控制來校準這些誤差。這與信號調節發生的情況類似。但數字控制環路需要一個速度相對較快而功能強大的處理器，這在錙銖必較的電源子系統中是一個缺陷。
然而數字電源的作用并不只是數字式地閉鎖控制環路，它還包括管理與通信功能，這在數據通信和電信系統中正變得日益重要。這些系統依賴于能應付多種電壓線路的電源處理器，這些電壓線路必須以設定的順序完成上電和斷電。
數字電源的主要優點是：更大的靈活性，能加快設計產品的上市進程;提高供電性能;使系統溝通成為可能，如遠程偵測等;器件數量減少，因而系統成本低廉。之所以采用數字電源解決方案，是因為該解決方案具有如下明顯的優勢，即可編程序，使用簡便，精確度高，集成化強，通用開發平臺及支持未來的拓撲結構。
1。2 關于數字電源的軟件支持
數字電源控制需要軟件支持，如UCD95K和UCD91K的數字電源控制器由Code Compose Studio公司的IDE軟件支持，它是一個集成開發環境，可提供主要的開發工具以減少開發時間和工作量。其PMBus(電源管理總線)工具也成為數字電源客戶支持的一部分。因為新的PMBus通信協議已經開發成功用于系統與電源子系統之間的主板和支架(board-and-shelf)通信。另外，參照設計是由GUI和源代碼實例支持，以及數字電源的設計和評估。
1。3 以UCD9111和UCD9112為例的數字脈寬調制控制器基本架構
當今數字脈寬調制控制器UCD9K提供了全數字的電源管理能力，可關閉數字域內的多個反饋回路以及用于集成監控、通信、配置及監測的相關功能。以UCD9111，UCD9112為例討論其基本架構。 UCD9111，UCD9112隸屬于UCD9K系列。單相 UCD9111 與雙相 UCD9112 控制器采用 175ps分辨率的數字脈寬調制器(PWM) ，并可通過GUI 進行全面配置，從而無需單獨進行軟件編程即可對負載點電源轉換進行監控與管理。GUI 配置功能使設計人員能夠對電源電壓、電流閾值與響應、軟啟動、容限、環路補償以及眾多的其它功能進行智能管理。
圖2 (a) UCD9111/UCD9112結構示意框圖
(b)不能使用示波器測量SMPS與示波器機殼間出現危險浮動電壓的顯示
⑴ 主要特點為：數字同步壓降PWM控制器，分辨率為175ps;數字控制，帶可編程PID補償;Vout可調.從Vin的1%至99%;可編程設定轉換頻率，最高可達2MHz/相位;可編程軟件啟動及軟件停止;可支持預先偏置輸出;0。5%內置微調800mV基準;Vin可調，從4。5V~15。5V(UCD7230);遙感差分放大器;通過PMBus總線實現電源監控;單偏壓供電(3。3Vdd);直觀的圖形用戶界面;內置熱傳感器;具有PMBus支持。
⑵ 圖形用戶界面(GUI)為：UCD9111/ UCD9112提供了一個直觀的圖形用戶界面，簡化了設計(見圖2(b)所示)，可顯示轉換器的電流狀態。該器件還支持PMBus指令。
�、恰D形用戶界面的主要功能：PID系數編程;POL開啟/關閉ON/OFF;Vout設定值;轉換器轉換頻率設定;輸出電壓軟件啟動及軟件停止;故障門限配置;制造信息。
2、數字電源中電源控制和電源管理的區別
2.1 關于電源控制和電源管理概念
使用“電源控制”術語來強調電源供應系統內部的控制功能，尤其是個體內部能量流的循環管理。這一定義包含了反饋回路和內部管理維持功能。功率控制功能在與電源供應的開關頻率實時監控中起到作用。這種類型的控制功能可以由模擬或者數字技術實現，電源供應系統無論采用哪種方式，呈現給最終用戶的表現是基本一致的。這就是說，數字電源的使用不要求最終用戶做任何改變和新的設計。
相應的，“電源管理”是關于一個或多個電源供應系統之外的通
