為什么改用數字電源？

　　假設我們必須從模擬控制轉向其他技術(shù)，為什么數字控制是解決問(wèn)題的辦法呢？數字控制能解決問(wèn)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(diǎn)，并超越模擬控制。

　　想象一下使用同樣的電源元器件，包括相同的FET、電感器、電容器，把使用模擬控制器和數字控制的系統性能做個(gè)比較。起初，你自然會(huì )想到，既然性能是由元器件決定的，很難說(shuō)性能會(huì )有什么差別。但接著(zhù)你會(huì )意識到，控制器會(huì )影響到性能的很多方面。下面是一些例子。

　　1.瞬態(tài)響應：控制機制極大影響了系統的瞬態(tài)響應。例如，與電流模式相比，磁滯控制器的瞬態(tài)響應會(huì )有很大不同。每種控制模式都既有優(yōu)點(diǎn)，也有缺點(diǎn)。數字解決方案讓你能無(wú)縫地從一種模式轉換到另一種模式，以提供最優(yōu)的瞬態(tài)響應。雖然模擬解決方案可以提供很好的點(diǎn)方案，但極少出現足夠靜態(tài)的工作狀況，讓你能實(shí)現所設想的點(diǎn)方案。

　　2.調節精度：一般來(lái)說(shuō)，調節精度是根據線(xiàn)電壓、負載和溫度來(lái)定義的，因為這些條件中的每一個(gè)都會(huì )影響調節精度。數字控制器可以監視這些條件，并采取控制措施，在整個(gè)工作條件范圍內進(jìn)行優(yōu)化。

　　3.穩定性：數字控制能夠提供比模擬方案更好的補償(更好地調用極點(diǎn)和零點(diǎn))，因此在穩定性上的控制要好很多。另外，補償能夠隨著(zhù)條件的變化而變化，使系統能在很寬范圍的條件下實(shí)現最佳的穩定性。模擬控制器的補償是固定的，而數字控制可提供可調的甚至是自適應的補償。

　　4.故障響應：數字電源控制器提供了大量故障響應的選項。每種故障都有唯一的響應特性，可根據用戶(hù)的需求進(jìn)行調整。模擬控制器一般只有一個(gè)固定的故障響應(如斷電/斷續/過(guò)載)，用戶(hù)也只能選擇用或者不用。數字控制還能提供濾波器功能，降低虛假故障的可能。

　　5.效率：許多控制結果都會(huì )影響到效率，包括死區時(shí)間、開(kāi)關(guān)頻率、柵極驅動(dòng)等級、二極管仿真、加相和缺相等。針對這些因素，當前數字控制所提供的數字控制算法在整個(gè)工作條件范圍內進(jìn)行了優(yōu)化。因此，在某個(gè)工作點(diǎn)下，你也許能將模擬控制器調整到很高的效率，但數字控制器卻可對所有的工作點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化。

　　6.可靠性：減少元件數量、降低工作溫度(通過(guò)效率優(yōu)化)是數字電源提高系統可靠性的兩個(gè)途徑。此外，靈活的故障響應和探測元器件參數微小變化的能力，可以大幅減少停機時(shí)間。

　　實(shí)際情況是，對大多數簡(jiǎn)單的設計和基本要求來(lái)說(shuō)，數字控制可能有點(diǎn)大材小用。當然，數字電源控制的靈活程度足以應付這些簡(jiǎn)單的應用，其功能可能超出實(shí)際所需。另一方面，最復雜的設計需要完整的特性集，很難找到不增加很多電路就能勝任此項任務(wù)的模擬控制器。此時(shí)，數字控制器顯然是備受歡迎的解決辦法。

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

　　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(mǎn)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(gè)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(jìn)來(lái)，實(shí)際上降低了控制器的靈活性，除非采取某種辦法，能夠調節元件的數值，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(jiǎn)單地改變寄存器里的數值?！　底蛛娫纯刂破髟谝子眯苑矫姹饶M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(guò)器件的引腳或數字通信接口和圖形用戶(hù)界面進(jìn)行修改。在后面的例子還將說(shuō)明，對設計進(jìn)行配置只是點(diǎn)擊鼠標這樣簡(jiǎn)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(shí)候，每改變一次元器件的數值，都會(huì )增加設計風(fēng)險。

　　最后，數字控制器更容易使用，因為你可以用幾個(gè)數字就把設計搞定，而且用數字方式進(jìn)行設計也更容易。下面的幾個(gè)例子可用來(lái)說(shuō)明這一點(diǎn)。

　　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(jìn)來(lái)，就消除了這個(gè)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(gè)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(shí)現，但幾乎不可能用模擬控制器來(lái)實(shí)現。

　　優(yōu)化算法以提高性能。模擬設計傾向于點(diǎn)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(jìn)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(lái)實(shí)施。

　　數字控制器中的自發(fā)現算法把設計者從費時(shí)的系統標識中解放出來(lái)。比如，自動(dòng)補償是今年發(fā)布的很多數字控制器上的新功能之一?？刂破鲿?huì )確定受控裝置的特性，并采用適合那個(gè)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(jìn)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(dòng)并運行。

　　借用一句中國的諺語(yǔ)：“不改弦更張，便會(huì )重蹈覆轍”。如果我們找不出應對功率轉換挑戰的辦法，前景恐怕不妙。數字電源的出現恰逢其時(shí)，為我們提供了急需的金剛鉆?，F在，讓我們改變吧!