電源與電源管理技術(shù)發(fā)展趨勢訪(fǎng)談錄（七）

Mansour Izadinia   副總裁

　　未來(lái)的DC-DC轉換器采用何種技術(shù)—模擬還是數字？

　　未來(lái)的電源管理系統對效率和可靠性的要求越來(lái)越高，電源管理產(chǎn)品的設計專(zhuān)家就如何提高系統效率和可靠性的問(wèn)題產(chǎn)生了許多爭議。許多專(zhuān)家提議借助數字系統改善效率和可靠性。這無(wú)疑對傳統的模擬方案提出了挑戰，模擬設計人員為了維護模擬設計的地位也提出了不同的觀(guān)點(diǎn)。我們相信在數字DC-DC轉換技術(shù)發(fā)展成熟之前，有關(guān)數字和模擬DC-DC轉換器的爭議還會(huì )持續一段時(shí)間。

　　了解數字電源管理不可混淆的兩個(gè)方面非常重要，一方面是數字電源管理技術(shù)，另一方面是輸出電壓調節反饋環(huán)路的離散時(shí)間控制。許多設計人員沒(méi)有分清這兩方面的問(wèn)題，因而也混淆了真正的“數字電源”的含義。我們認為一個(gè)“數字電源”系統可以利用傳統的模擬架構實(shí)現主調節環(huán)路。典型的數字電源系統具有一個(gè)系統控制器和一個(gè)或多個(gè)帶有通信接口（例如PMBus?）的器件，通信接口有三個(gè)作用：首先可以實(shí)現對PMBus器件的監測，通過(guò)檢測輸出電壓、輸出電流、溫度等參數獲得有助于系統管理的信息，最終達到器件控制的目的。系統控制是數字電源的第二個(gè)主要功能。第三個(gè)主要功能是系統配置，系統配置主要發(fā)生在上電或系統裝載時(shí)。系統配置有多種不同目的，例如：Intel? VRM規范要求通過(guò)配置VRM獲得為Intel CPU供電的精確輸出電壓。在PWM控制器中一般通過(guò)引腳設置達到這一目的，Intel要求通過(guò)不同的電源配置改善CPU的工作速率?？偠灾?，電源管理系統為我們提供了三個(gè)功能：監測、控制和配置。當然，為了實(shí)現這三個(gè)功能，我們還需要連接系統和器件的串口或并口。

　　推動(dòng)數字控制技術(shù)實(shí)現DC-DC轉換器的動(dòng)力由多種因素，最主要的一個(gè)因素是：能夠實(shí)現更有效的電源管理，通過(guò)對系統工作模式進(jìn)行高層管理達到提高系統效率目標。例如，在服務(wù)器中按照數據吞吐量控制DC-DC的工作模式 ，絕大多數大電流服務(wù)器電源采用多相架構，當系統工作在輕載時(shí)，可以關(guān)閉一相或多相DC-DC轉換器，從而改善系統在輕載條件下的工作效率。在交換機/路由器，系統控制器可能只需要改變DC-DC轉換器的工作模式，動(dòng)態(tài)控制系統時(shí)鐘，從而達到降低ASIC及其他相關(guān)電路功耗的目的。另外一個(gè)更有效的電源管理途徑是動(dòng)態(tài)控制DC-DC開(kāi)關(guān)頻率或輸出電壓。例如：為了降低系統在大電流條件下的功耗，系統控制器可以降低輸出電壓。Intel的VRM規范既是一個(gè)成功的應用范例。

　　但是，構建最佳的數字DC-DC轉換器，其性能受限于模擬電路，例如：電壓基準或A/D轉換器。

　　高速數字PWM的定時(shí)問(wèn)題實(shí)際上是其內核電路的模擬問(wèn)題，可以通過(guò)數字和模擬方案的相互配合解決這一問(wèn)題?；谶@一考慮，若干年內，DC-DC轉換器將是一個(gè)模擬技術(shù)和數字技術(shù)的混合架構。

　　設計人員需要針對具體設計的系統選擇最適合的方案，關(guān)于采用數字技術(shù)還是模擬技術(shù)的爭議最終取決于對性能和成本的合理折衷。