數字電源中的模擬技術(shù)比想象的要多

還記得近場(chǎng)和遠場(chǎng)嗎？在大會(huì )上的一個(gè)演示中我們看到了一款老式的偶極天線(xiàn)，演示人員教授我們怎樣設計接地平面系統以制作出色的偶極天線(xiàn)。有一項演示完全阻斷了小型手持式晶體管收音機上的某個(gè)無(wú)線(xiàn)電臺，因為電源線(xiàn)是一根天線(xiàn)。

確實(shí)是數字的！

世界從本質(zhì)上說(shuō)是模擬的，而且這一“陳詞濫調”并未過(guò)時(shí)，我從中獲得了極大的安慰。但是很顯然，當我為一個(gè)Cortex M4插板控制器編寫(xiě)C代碼時(shí)，問(wèn)題域和解決方案的構思是數字的。只要旁路電容器保持其完整性、電源參數處于容差范圍之內、而且溫度穩定，那么它對我來(lái)說(shuō)將保持數字屬性。世界的“數字視野”其實(shí)只是模擬的一種特殊的“約束場(chǎng)合”，而且就目前而言更是這樣了。在DesignCon大會(huì )上宣傳Planet Analog之舉一點(diǎn)也不讓人感到意外。

在我自己所從事的領(lǐng)域，我也發(fā)現了相似的困境。這個(gè)問(wèn)題的表現形式為“數字電源”一詞?！半娫茨芊裾嬲蔀閿底质降哪?？或者，它只是本質(zhì)為模擬之世界的另一種場(chǎng)合？”也許，“數字電源”僅僅是“蹩腳的虛構”。

在過(guò)去的好日子里，電源轉換要么是一個(gè)圍繞傳輸晶體管的模擬反饋環(huán)路(LDO)，要么是一個(gè)圍繞開(kāi)關(guān)器件和濾波器的模擬反饋環(huán)路(降壓型轉換器)。接著(zhù)，有人產(chǎn)生了奇思妙想，利用DAC來(lái)控制一個(gè)開(kāi)關(guān)轉換器基準點(diǎn)；使用ADC來(lái)測量輸出電壓和電流；加入一些用于故障的比較器；以及增設一根串行通信總線(xiàn)。

后來(lái)，又有一些熱衷于“數字信號處理”(DSP)的激進(jìn)人士提出：為什么不能一個(gè)數學(xué)處理器來(lái)取代反饋補償電路呢？這種思路造成的結果是：市場(chǎng)上充斥著(zhù)具有不同模擬與數字特性組合的產(chǎn)品。雖然我們將其通通稱(chēng)為“數字電源”，但它究竟意味著(zhù)什么，我們在說(shuō)的時(shí)候并不清楚。

問(wèn)題是，當我們使用“數字電源”一詞時(shí)，對于其所指始終莫衷一是。對于有些人來(lái)說(shuō)它指的是“PMBus”，而對另外一些人而言則為“數字補償”。VRM人士或許認為它是兩線(xiàn)式自動(dòng)電壓調節總線(xiàn)(AVS)。糟糕的是，“數字電源”甚至有可能被贊美為“賦予人類(lèi)的力量”。數字技術(shù)將統治世界！不要模擬技術(shù)！

主要的混淆點(diǎn)是：“數字電源”指的是采用模擬補償和PMBus的開(kāi)關(guān)電源轉換系統，還是采用數字補償和PMBus開(kāi)關(guān)電源轉換系統呢？而滿(mǎn)載DAC、ADC和伺服電路的管理芯片又是什么樣的情況呢？一旦我說(shuō)我有一款“數字電源”器件，視以上哪一種解釋生效，在腦海中會(huì )出現大量不同的圖像，我需要花費非常多的時(shí)間去解釋我的確切意思，以至于我覺(jué)得還不如從來(lái)沒(méi)有說(shuō)過(guò)“數字電源”。

諸如LTC3880等產(chǎn)品會(huì )使情況變得更糟，此類(lèi)器件具有兩個(gè)環(huán)路，一個(gè)環(huán)路采用的是內部模擬控制環(huán)路/補償器，而另一個(gè)則使用了外部數字伺服環(huán)路!不過(guò)總而言之，重要的是帶寬、相位裕度、輸出阻抗、0.5%的準確度以及器件運作具有線(xiàn)性、可預知和穩健之特性。數字技術(shù)的運用只是一種手段，而不是終點(diǎn)。

在凌力爾特，我們曾一度設法解決這一問(wèn)題，而我們最終的意見(jiàn)是：以產(chǎn)品的功能來(lái)描述可能更好。例如：“PMBus管理器”和“PMBus控制器”。管理器是環(huán)繞在任何電源周?chē)钠骷?，并負責提供排序、裕度調節、監控、遙測和故障管理功能，LTC2978即為一例。

控制器則是用于把輸入電壓降至一個(gè)較低輸出電壓的器件，LTC3880便是一例。諸如電壓模式或電流模式以及通道/相位的數目等其他屬性則應看作是產(chǎn)品的性能或特性?？刂骗h(huán)路將根據所使用的控制方法而被描述為模擬或數字/伺服。

因此，假如您發(fā)現我們回避使用“數字電源”這一術(shù)語(yǔ)，而代之以“電源系統管理”、“降壓型轉換器”或“電源管理器”等專(zhuān)有名詞，那只是我們在試圖避免產(chǎn)生混淆。此外我們還知道：世界實(shí)際上是模擬的，而數字僅僅是一種“方便的虛構”。