数字高性能负载应用的智能全集成数字电源解决方案

　　不论是模拟还是数字方案，为市场应用开发的电源对于成本特别敏感。在对数字和模拟电源解决方案两者的成本进行比较时，必须从系统整体角度出发，包括设计成本、工艺开发、测试、验证、制造、库存控制、外围元器件节省以及可靠性导致的维护成本等。

　　数字控制比模拟控制具有某些更好的性能、设计更灵活且在复杂的设计中更容易上手使用。如下总结的六个方面的性能决定了模拟电源被数字电源取代的主要原因。

（1）瞬态响应：控制机制极大影响了系统的瞬态响应。例如，与电流模式相比，磁滞控制器的瞬态响应会有很大不同。每种控制模式都既有优点，也有缺点。数字解决方案能无缝地从一种模式转换到另一种模式，从而提供最优的瞬态响应。

　　（2）效率：许多应用条件都会影响到效率，包括死区时间、开关频率、栅极驱动等级、二极管仿真和相移等。针对这些因素，当前数字控制所提供的数字控制算法在整个工作条件范围内进行了优化。因此，在某个工作点下，也许能将模拟控制器调整到很高的效率，但数字控制器却可对所有的工作点进行优化。

　　（3）调节精度：一般来说，调节精度是根据线电压、负载和温度来定义的，因为这些条件中的每一个都会影响调节精度。数字控制器可以监视这些条件，并采取控制措施，在整个工作条件范围内进行优化。

　　（4）稳定性：数字控制能够提供比模拟方案更好的补偿（更好地调用极点和零点），因此在稳定性上的控制要好很多。另外，补偿能够随着条件的变化而变化，使系统能在很宽范围的条件下实现最佳的稳定性。模拟控制器的补偿是固定的，而数字控制可提供可调的甚至是自适应的补偿。

　　（5）故障响应：数字电源控制器提供了大量故障响应的选项。每种故障都有唯一的响应特性，可根据用户的需求进行调整。模拟控制器一般只有一个固定的故障响应（如断电/断续/过载），用户也只能选择用或者不用。数字控制还能提供滤波器功能，降低虚假故障的可能。

　　（6）可靠性：减少元件数量和降低工作温度（通过效率优化）是数字电源提高系统可靠性的两个途径。此外，灵活的故障响应和探测元器件参数微小变化的能力，可以大幅减少停机时间。

如今，数字电源在市场上的普及正在加快。以通信基站系统举例，如果能够监测系统参数，则可更好地管理系统性能，进而提高系统可靠性。基带单元必须具备强大的信号处理能力，以处理大量数据和语音流量。上电/断电期间，多路不同电流/电压的电源必须按照正确的顺序开启/关闭。需要对基带工作过程中的电流和温度进行监测，以确保系统工作在容限范围内，并在必要时提供报警或故障指示信号。另外，远端控制功能和先进的故障管理功能能够确保基站实现更高的可靠性。如果采用模拟方案，这些功能将需要多个器件和电源管理的支持。而数字方案则可降低设计复杂度，只需独立的电源管理芯片。基站电源往往要求非常复杂的电源管理控制器，每项功能需要多个分立元件配合。设计方案的总电路板面积和复杂度也相应增长。另外，由于基站工作在极端温度条件下，设计方案必须在较宽的工作温度范围内保持可靠。对于传统的模拟电源方案，只能在单一工作条件下设置补偿，而又必须解决宽工作范围问题。同时，无源器件（例如电感和电容）的差异也加剧了电源补偿的复杂度。