數(shù)字電源帶來的設(shè)計(jì)變革

1.瞬態(tài)響應(yīng)：控制機(jī)制極大影響了系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)。例如，與電流模式相比，磁滯控制器的瞬態(tài)響應(yīng)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(shù)字解決方案讓你能無縫地從一種模式轉(zhuǎn)換到另一種模式，以提供最優(yōu)的瞬態(tài)響應(yīng)。雖然模擬解決方案可以提供很好的點(diǎn)方案，但極少出現(xiàn)足夠靜態(tài)的工作狀況，讓你能實(shí)現(xiàn)所設(shè)想的點(diǎn)方案。

2.調(diào)節(jié)精度：一般來說，調(diào)節(jié)精度是根據(jù)線電壓、負(fù)載和溫度來定義的，因?yàn)檫@些條件中的每一個(gè)都會(huì)影響調(diào)節(jié)精度。數(shù)字控制器可以監(jiān)視這些條件，并采取控制措施，在整個(gè)工作條件范圍內(nèi)進(jìn)行優(yōu)化。

3.穩(wěn)定性：數(shù)字控制能夠提供比模擬方案更好的補(bǔ)償(更好地調(diào)用極點(diǎn)和零點(diǎn))，因此在穩(wěn)定性上的控制要好很多。另外，補(bǔ)償能夠隨著條件的變化而變化，使系統(tǒng)能在很寬范圍的條件下實(shí)現(xiàn)最佳的穩(wěn)定性。模擬控制器的補(bǔ)償是固定的，而數(shù)字控制可提供可調(diào)的甚至是自適應(yīng)的補(bǔ)償。

4.故障響應(yīng)：數(shù)字電源控制器提供了大量故障響應(yīng)的選項(xiàng)。每種故障都有唯一的響應(yīng)特性，可根據(jù)用戶的需求進(jìn)行調(diào)整。模擬控制器一般只有一個(gè)固定的故障響應(yīng)(如斷電/斷續(xù)/過載)，用戶也只能選擇用或者不用。數(shù)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(jié)果都會(huì)影響到效率，包括死區(qū)時(shí)間、開關(guān)頻率、柵極驅(qū)動(dòng)等級(jí)、二極管仿真、加相和缺相等。針對(duì)這些因素，當(dāng)前數(shù)字控制所提供的數(shù)字控制算法在整個(gè)工作條件范圍內(nèi)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(diào)整到很高的效率，但數(shù)字控制器卻可對(duì)所有的工作點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化。

6.可靠性：減少元件數(shù)量、降低工作溫度(通過效率優(yōu)化)是數(shù)字電源提高系統(tǒng)可靠性的兩個(gè)途徑。此外，靈活的故障響應(yīng)和探測(cè)元器件參數(shù)微小變化的能力，可以大幅減少停機(jī)時(shí)間。

實(shí)際情況是，對(duì)大多數(shù)簡單的設(shè)計(jì)和基本要求來說，數(shù)字控制可能有點(diǎn)大材小用。當(dāng)然，數(shù)字電源控制的靈活程度足以應(yīng)付這些簡單的應(yīng)用，其功能可能超出實(shí)際所需。另一方面，最復(fù)雜的設(shè)計(jì)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(xiàng)任務(wù)的模擬控制器。此時(shí)，數(shù)字控制器顯然是備受歡迎的解決辦法。

數(shù)字電源控制器適用于各種各樣的應(yīng)用，無需借助附加電路。從這個(gè)意義上說，這項(xiàng)技術(shù)的靈活性要遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)的模擬技術(shù)。

數(shù)字電源控制一般比模擬控制器具有更高的集成度。但是，集成度還不足以滿足設(shè)計(jì)重用和靈活性的要求。元件數(shù)值也需要靈活可變。設(shè)想一下，一個(gè)典型模擬補(bǔ)償器的補(bǔ)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，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(diào)節(jié)元件的數(shù)值，適應(yīng)應(yīng)用的要求。例如在數(shù)字控制器里，補(bǔ)償器被集成到控制器中，補(bǔ)償參數(shù)存放在控制器存儲(chǔ)器中的數(shù)字寄存器當(dāng)中。若要改變補(bǔ)償參數(shù)，只需簡單地改變寄存器里的數(shù)值。

數(shù)字電源控制器在易用性方面比模擬控制器更有優(yōu)勢(shì)。首先，由于數(shù)字電源控制的高集成度，需要確定、采購、跟蹤的元器件數(shù)量要少很多，這使得數(shù)字電源控制器非常容易使用。其次，集成元件的數(shù)值由數(shù)字寄存器定義，寄存器里的數(shù)值可以很容易地通過器件的引腳或數(shù)字通信接口和圖形用戶界面進(jìn)行修改。在后面的例子還將說明，對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行配置只是點(diǎn)擊鼠標(biāo)這樣簡單的事情。這要比模擬方案要容易得多，因?yàn)槟M方案還需要用電烙鐵和成箱的元器件。當(dāng)你重新設(shè)計(jì)和優(yōu)化的時(shí)候，每改變一次元器件的數(shù)值，都會(huì)增加設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)。

最后，數(shù)字控制器更容易使用，因?yàn)槟憧梢杂脦讉€(gè)數(shù)字就把設(shè)計(jì)搞定，而且用數(shù)字方式進(jìn)行設(shè)計(jì)也更容易。下面的幾個(gè)例子可用來說明這一點(diǎn)。

模擬電阻和電容器只有正的數(shù)值。把這些功能/數(shù)值用數(shù)字方式集成進(jìn)來，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(bǔ)償是一個(gè)非常好的例子。數(shù)字補(bǔ)償?shù)墓δ芤h(yuǎn)遠(yuǎn)多于模擬補(bǔ)償，例如高Q值電路的電壓模式控制很容易用數(shù)字控制器實(shí)現(xiàn)，但幾乎不可能用模擬控制器來實(shí)現(xiàn)。

優(yōu)化算法以提高性能。模擬設(shè)計(jì)傾向于點(diǎn)方案，但負(fù)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(duì)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(shù)字控制里，用嵌入式微控制器和非揮發(fā)性存儲(chǔ)器來實(shí)施。

數(shù)字控制器中的自發(fā)現(xiàn)算法把設(shè)計(jì)者從費(fèi)時(shí)的系統(tǒng)標(biāo)識(shí)中解放出來。比如，自動(dòng)補(bǔ)償是今年發(fā)布的很多數(shù)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(shù)值、運(yùn)行狀態(tài)、環(huán)境條件被存儲(chǔ)在數(shù)字寄存器里，因此可進(jìn)行遙測(cè)，并且也容易使用該功能。系統(tǒng)能夠很快診斷出故障，用很短的指令改變運(yùn)行參數(shù)，使系統(tǒng)啟動(dòng)并運(yùn)行。

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