電源與電源管理技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)訪談錄（七）

Mansour Izadinia   副總裁

　　未來的DC-DC轉(zhuǎn)換器采用何種技術(shù)—模擬還是數(shù)字？

　　未來的電源管理系統(tǒng)對(duì)效率和可靠性的要求越來越高，電源管理產(chǎn)品的設(shè)計(jì)專家就如何提高系統(tǒng)效率和可靠性的問題產(chǎn)生了許多爭(zhēng)議。許多專家提議借助數(shù)字系統(tǒng)改善效率和可靠性。這無疑對(duì)傳統(tǒng)的模擬方案提出了挑戰(zhàn)，模擬設(shè)計(jì)人員為了維護(hù)模擬設(shè)計(jì)的地位也提出了不同的觀點(diǎn)。我們相信在數(shù)字DC-DC轉(zhuǎn)換技術(shù)發(fā)展成熟之前，有關(guān)數(shù)字和模擬DC-DC轉(zhuǎn)換器的爭(zhēng)議還會(huì)持續(xù)一段時(shí)間。

　　了解數(shù)字電源管理不可混淆的兩個(gè)方面非常重要，一方面是數(shù)字電源管理技術(shù)，另一方面是輸出電壓調(diào)節(jié)反饋環(huán)路的離散時(shí)間控制。許多設(shè)計(jì)人員沒有分清這兩方面的問題，因而也混淆了真正的“數(shù)字電源”的含義。我們認(rèn)為一個(gè)“數(shù)字電源”系統(tǒng)可以利用傳統(tǒng)的模擬架構(gòu)實(shí)現(xiàn)主調(diào)節(jié)環(huán)路。典型的數(shù)字電源系統(tǒng)具有一個(gè)系統(tǒng)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(xiàn)對(duì)PMBus器件的監(jiān)測(cè)，通過檢測(cè)輸出電壓、輸出電流、溫度等參數(shù)獲得有助于系統(tǒng)管理的信息，最終達(dá)到器件控制的目的。系統(tǒng)控制是數(shù)字電源的第二個(gè)主要功能。第三個(gè)主要功能是系統(tǒng)配置，系統(tǒng)配置主要發(fā)生在上電或系統(tǒng)裝載時(shí)。系統(tǒng)配置有多種不同目的，例如：Intel? VRM規(guī)范要求通過配置VRM獲得為Intel CPU供電的精確輸出電壓。在PWM控制器中一般通過引腳設(shè)置達(dá)到這一目的，Intel要求通過不同的電源配置改善CPU的工作速率?？偠灾?，電源管理系統(tǒng)為我們提供了三個(gè)功能：監(jiān)測(cè)、控制和配置。當(dāng)然，為了實(shí)現(xiàn)這三個(gè)功能，我們還需要連接系統(tǒng)和器件的串口或并口。

　　推動(dòng)數(shù)字控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)DC-DC轉(zhuǎn)換器的動(dòng)力由多種因素，最主要的一個(gè)因素是：能夠?qū)崿F(xiàn)更有效的電源管理，通過對(duì)系統(tǒng)工作模式進(jìn)行高層管理達(dá)到提高系統(tǒng)效率目標(biāo)。例如，在服務(wù)器中按照數(shù)據(jù)吞吐量控制DC-DC的工作模式 ，絕大多數(shù)大電流服務(wù)器電源采用多相架構(gòu)，當(dāng)系統(tǒng)工作在輕載時(shí)，可以關(guān)閉一相或多相DC-DC轉(zhuǎn)換器，從而改善系統(tǒng)在輕載條件下的工作效率。在交換機(jī)/路由器，系統(tǒng)控制器可能只需要改變DC-DC轉(zhuǎn)換器的工作模式，動(dòng)態(tài)控制系統(tǒng)時(shí)鐘，從而達(dá)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開關(guān)頻率或輸出電壓。例如：為了降低系統(tǒng)在大電流條件下的功耗，系統(tǒng)控制器可以降低輸出電壓。Intel的VRM規(guī)范既是一個(gè)成功的應(yīng)用范例。

　　但是，構(gòu)建最佳的數(shù)字DC-DC轉(zhuǎn)換器，其性能受限于模擬電路，例如：電壓基準(zhǔn)或A/D轉(zhuǎn)換器。

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

　　設(shè)計(jì)人員需要針對(duì)具體設(shè)計(jì)的系統(tǒng)選擇最適合的方案，關(guān)于采用數(shù)字技術(shù)還是模擬技術(shù)的爭(zhēng)議最終取決于對(duì)性能和成本的合理折衷。