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罗翠钦
数字电源：DSP与模拟威廉希尔官方网站 的新结合点 ti公司中国区模拟产品销售总监王剑: 电源系统设计人员面临的压力日益增大，必须应对管理更复杂的电源要求，如针对更广泛的负载、更低的输出电压以及多种电源同步进行管理，实现更高的效率。数字电源提供了智能化的适应性与灵活性，具备直接监控、处理并适应系统条件的能力，能够满足任何复杂的电源要求。此外，数字电源还可通过远程诊断确保持续的系统可靠性，包括故障管理、过电流保护以及避免停机等。 数字电源有什么好处？它首先是可编程的，比如通讯、检测、遥测等所有功能都可用软件编程实现。另外，数字电源具有高性能和高可靠性，非常灵活，成本也比较低。AC-DC等一些大功率电源有两个发展趋势，一个是往模块电源发展，一个是实现智能电源控制。 TI认识到在电源中模拟与数字组件优化组合的必要性，推出数字电源的系列新产品Fusion Digital Power解决方案，包括UCD9K、UCD8K及UCD7K系列辅助器件。 数字电源与模拟电源的区别主要集中在控制与通信部分。UCD9K无论是控制还是通信接口都是采用数字方式，可以说是带有闪存的DSP，采用的是0.18微米工艺；UCD7K与UCD8K的核心部分都采用模拟电源的方式，外围接口则采用数字方式，工艺为传统的模数混合工艺，即高压BiCMOS工艺。三种器件的应用领域包括从AC线路到负载点应用的电源系统，如电信设施、不间断电源、计算机服务器以及数据中心电源系统。 数字电源会对模拟电源有多大的冲击？在简单易用、参数变更要求不多的的应用场合，模拟电源产品更具优势，因为其应用的针对性可以通过硬件固化来实现，而在可控因素较多、实时反应速度更快、需要多个模拟系统电源管理的、复杂的高性能系统应用中，数字电源则具有优势。 数字电源是TI不断壮大的高性能产品线中具有战略意义的一部分。除了提供DSP控制的数字电源IC，TI还具有MCU控制的数字电源IC。相对来讲，DSP控制的电源采用数字滤波方式，较MCU控制的电源更能满足复杂的电源需求、实时反应速度更快、电源稳压性能更好。目前市场已经开始有应用，未来数字电源将会有更快发展。 
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Fusion Digital Power系列的3种产品既能相互匹配使用，又可以根据应用复杂程度、响应速度的不同单独使用。其中，UCD9K作为数字电源控制器，核心采用28x系列DSP，可关闭多个环路，同时控制3路或4路PMW，具有150ps数字PWM分辨率。它还提供数字通信与监控功能，有助于实现复杂的电源转换，包括多相位控制、非线性控制、负载均流以及故障预测等(这些功能在完全模拟的应用中都难以实现)。UCD8K是数字电源PWM控制器，采用集成式、数字化控制的模拟PWM与驱动器；UCD7K是数字电源驱动器，将数字控制器与功率级相连。3种产品的电压输出都是可调的。软件与外设的可扩展性及重复使用性使器件可以通过改变操作参数来优化特定的电源系统。此外，还有各种开发支持工具，如TI的DSP Code Composer Studio集成开发环境和全面的数字电源管理应用参照设计，也支持集成数字电源产品。 |
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数字电源难以摆脱模拟电路
Linear电源产品部总经理Steve Pietkiewicz: 当前，数字电源已成为业界讨论热点，一些新成立的公司和已经取得牢固地位的半导体厂商都声称数字电源比模拟为主的产品更胜一筹。他们称，新的数字电源具有更高的性能和更低的成本，将取代老式的、早已过时的模拟开关稳压器；人们将采用通用的数字CMOS工艺威廉希尔官方网站 ，而不再需要专有的模拟工艺威廉希尔官方网站 ，同时还将极大地降低成本。电源管理方式即将发生变化：要么数字化；要么请走开，别再挡路。 |
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“数字电源”或“数字控制电源”有几种不同的含意。
最简单的定义是通过数字接口控制开关稳压器，这可能包括通过I2C或类似的数字总线控制输出电压、开关频率或多通道电源的排序，启动、裕度控制、加电和断电排序等等都可以通过一个或多个数字信号控制。实际上，目前市场上的很多电源管理集成电路都以这种方式工作：通过数字接口控制模拟开关稳压器。 第二个是给前面定义加上所谓的“数字遥测”。在这种情况下，提供额外的控制功能以监视开关电源的状态，如温度、输出电流、输入电流、输入电压、输出电压等，并根据需求或周期性地向主机报告。ID标记、故障状态信息甚至时间标记事件等其他信息也可以存储在片上非易失性存储器中，并在将来某个时间报告这些信息，具有大量数字集成电路的高端系统是这类数字电源的目标市场，而较低成本的消费类产品可能不需要这样的信息。 第三个也是最野心勃勃的数字电源含意是，用数字电路彻底取代开关稳压器中的所有模拟电路。据说这样将使开关稳压器更容易设计、配置、稳定、调节和销售。更进一步的理由是，通过编写几行简单的代码，一个核心数字电源集成电路就可以配置成升压稳压器、降压稳压器、负输出、SEPIC、反激式或正激式转换器。正是数字电源的这个含意最让我难以理解，因为从根本上来说，电源是模拟的。甚至用ADC和DSP取代误差放大器和脉冲宽度调制器的数字开关稳压器也仍然需要电压基准、电流检测电路和开关或FET驱动器。此外，电感器或变压器和电容器在实现数字电源时也是不能没有的。 在单片DC/DC转换器中，开关设计总是会归结为一个真实世界的模拟问题。开关设计是所有开关稳压器电源供应商都必须具有的一种基本核心的能力，甚至控制器产品也有MOSFET驱动器，它们也受到相同的限制。当采用相对简单、没有几道掩模工序的工艺威廉希尔官方网站 时，模拟控制电路采用相同的晶体管是设计和制造开关稳压器的最简单方式，今天更先进的工艺威廉希尔官方网站 可以集成高压器件以及为数字处理而优化的高密度低压器件，但是这样的工艺需要更多的掩模，因此成本更高。 |
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