原创 数字电源:是潜力、希望还是风险？

几乎所有的电源稳压器(包括AC/AC、AC/DC、DC/DC和DC/AC稳压器等)均使用闭合回路反馈拓扑结构，从而确保在线路、负荷或其他因素发生改变时，输出的电源仍能达到期望值。或经验丰富的系统设计者都知道：可靠的电源是保证产品整体可靠性的基础，因为它可以让线路免受因电源断断续续而导致的各种故障的干扰。 传统上，闭合回路可以完全通过模拟电路来实现。电源线路设计者不仅成功开发出了满足多种输入/输出要求的新颖、灵巧的模拟闭合回路，同时他们还能让产品满足其他优先考虑的需求，如低噪声、良好的瞬态响应、功率因数校正(PFC)以及效率等。要采用这样的拓扑结构，设计者需对设计方案中的有源和无源构件的一级、二级甚至三级特征有深入的了解。就电源稳压器而言，要将好的原理转变为好的物理实现还有很长的路要走，这一点已经被大家所熟知。

图：通过改变控制转换器中的IGBT的软件，利用相同的硬件设计既可以输出高失真、高效率的方波AC类电源，也可以输出低失真、低效率的更接近于正弦波的AC类电源(由国际整流器公司提供)。

但是，数字之风正席卷着整个电源领域，并打破电源领域的常态。从最近发布的众多产品可以看出，实际应用的闭合回路正朝着数字化方向发展。像往常一样，由始于分立元件且规模更大和更为昂贵的设计而形成的技术趋势往往会延伸至整个模块甚至集成电路。 《电子技术设计》网站版权所有，谢绝转载 多年来，回路的关键参数实现了数字化设置，但仍通过模拟电路对回路进行闭合，而数字化回路则将打破这一局限。实际上，在数字化回路中，是将实际的调节控制交由与处理器和固件联动的A/D和D/A转换器进行处理—这是谨慎保守的电源稳压器领域一直以来都在犹豫的做法。走向数字化对回路来说是十分有意义的，至少在理论方面是这样。它能让电源更好地动态满足单个应用的需求。同时，它也能更容易地满足多种性能属性之间经常相互矛盾的需求，还能根据市场营销的具体需求对“折中”的最有效点稍加调整。 还有一些人认为数字化使材料清单(BOM)得以精简，从而减少成本。也许这是对的，但是很难一概而论，因为很大一部分还是取决于具体情况。当然，数字化让电源产品之间有了更多的共性，因为电源产品的性能更多取决于软件，而不是分立元件。而产品的可靠性很难被量化，因为可靠性的评估方法虽然有多种，但是相关数据却还不是很多。虽然产品成本和可靠性非常重要，在此我们暂时不讨论成本和可靠性的问题。 数字化到底是好事还是坏事？考虑到工程方面的诸多问题，答案很简单：看情况。数字化肯定会有助于提高产品性能和简化硬件设计，因为它让设计者能够实现难度较大的控制策略，而这些控制策略正是其他方法无法实现的。它还能让相同的电路提供不同的控制策略，例如：根据指令，DC/AC转换器既可以输出低失真、阶梯正弦波电源，也可以输出高失真、高效率的方波电源。通过改变控制转换器中IGBT的软件，利用相同的硬件设计既可以输出高失真、高效率的方波AC类电源，也可以输出低失真、低效率的更接近于正弦波(如图所示)的AC类电源。 《电子技术设计》网站版权所有，谢绝转载 但是，同时我也担心这种灵活性不仅是一个令人难以抗拒的优势，同时也是一个弱点。这并不是因为软件中会有缺陷(确实也会有)，而是软件的灵活性意味着一些厂商可能会借这一点而偷工减料，通过走捷径完成计划。我们此前已经遇到过这种情况，给人的感觉就好像通过不断升级就可以在现场解决产品出现的问题。 另外，当产品特性发生改变(这些改变经常是在用户不知情和没有得到用户的同意或理解的情况下就发生了，这会给用户带来一定的影响)，原型和现场调试也将面临更大的挑战，因为表面看起来相同的电源电路，可能其性能和波形并不一样。这种现场升级会不会成为常规的做法呢？在我看来，这些只是好的事物中消极的一面。总之，如果电源不具备一致性或可重复性，那么就会呈现出另外一种状态，要是您连这一点都不能指望的话，那还能指望什么呢？ 您对电源数字化有什么看法？是乐意看到这种变化，害怕这种变化，还是两者都有？ 相关文章链接: 浅析数字电源VS模拟电源的优劣势对比 《电子技术设计》网站版权所有，谢绝转载