霍克锂电池浅析数字电源的开发应用

摘要：数字电源系统具有很强的适应性，能够完结较高的转化功率，其规划十分灵敏，能满意各种凌乱的电源要求，因此数字电源的运用前景十分广阔，对这一领域的运用研讨十分重要。本文介绍了数字电源的定义及特征，阐述了数字电源的首要运用领域及运用概略，并提出了其现在存在的优势和缺少。跟着数字信号处理器（DSP）的展开，数字化电源将是现代电源技术展开的一个重要方向。

关键词：数字电源；规划；运用

导言

进入21世纪以来，开关电源正朝着、数字化的方向展开。新问世的数字电源以其优良特性和完备的监控功用，引起人们的广泛注重。数字电源供应了的适应性与灵敏性，具有直接监控、远程缺点确诊、缺点处理等电源处理功用，能满意凌乱的电源要求。数字电源的这些特征使其在现在的诸多领域得到很好的运用，并将持续扩展它的运用规划。因此对数字电源运用的研讨十分重要。

一、数字电源的定义

现在对数字电源的定义没有一致，最简单明了的定义：数字电源是通过数字接口控制开关稳压器的电源，这种说法侧重了数字电源所具有的通讯功用。在该定义下，数字电源能够通过相似I2C数字总线来控制开关频率、输出电压，一个或许多个数字信号组合能够控制多通道电源的次第、断电通电次第等。另一种定义：数字电源是具有数字控制功用的开关电源，这种说法首要侧重数字电源所具有的数控功用。在该定义下，数字电源能够通过供应更多的控制功用以到达控制开关电源状况的意图，如温度、输入电压、输入电流、输出电压、输出电流等，能够依照设定的周期定时向主机传输信息。第三种定义：数字电源是指以微控制器或许数字信号处理器为中心，将PWM控制器、数字电源驱动器等作为控制方针，能完结处理、监测和控制功用的电源产品，其规划逻辑是通过设定开关电源内部参数到达改动其外在特征的意图，这是现在比较被认可的一种定义。

二、数字电源的技术特性

数字电源是以数字信号处理器DSP（DigitalSignalProcessing）或微控制器MCU（MicroControlUnit）为中心，将数字电源驱动器、PWM（PulseWidthModulation）控制器等作为控制方针，能完结控制、处理和监测功用的电源产品，能供应处理和监控功用，并延伸到对整个回路的控制。数字电源有用DSP控制的，还有用MCU控制的。相对来讲，DSP控制的电源选用数字滤波方法，较MCU控制的电源更能满意凌乱的电源需求、实时反应速度更快、电源稳压性能更好。

数字电源处理DPM（DesignPro-jectManager）是指用数字信息来处理电源系统及其电源的全体运作。有了DPM，就能够运用数字信号完结与电源的通讯，可完结对电源系统加电、测序、负载分配和平衡、缺点分析、热交换、维护保养及其它任务。数字电源控制器DCP（DigitallyControlledPotentiometers）是指，用数字技术来控制电源单元内部的功率开关功用。从理论上来说，这意味着尽可能早地履行模-数转化，使电源中所有的反馈和控制功用在数字域进行处理。

三、数字电源电路的运用分析

1.运用概略

以数字方法进行电压及电流控制的开关电源，称为“数字控制电源”。不间断电源等大容量电源是10多年前就已广泛运用的技术，而2010年有关这种数字电源的开发活动颇显生动。比如：村田制作地点直管型LED照明内置电源中选用了依据DSP微控制器的数字控制，该电源被照明厂商ClearSodick用在了LED照明上；TDK-LambdaUK也开发出了该公司首例在标准电源中选用数字控制的产品，并于2010年6月初步了全面量产；新电源工业也在以车载用DC/DC转化器为代表的该公司大部分开关电源中导入了依据软件方法的数字控制。与任何新技术的推广周期相同，数字电源的影响最早会出现在利润丰盛的高端商场，然后逐渐进入主流商场。

数字软件技术初步在曾是仿照技术的领域上广泛广泛。LED照明、车载电源及产业设备等领域纷繁初步导入数字控制型电源。通过增加通讯功用或许将控制方法改动为动态控制等方法，在提高电源功率、缩小产品尺度以及缩短开发时间等方面发挥了效果。另外，长期以来限制DSP展开的高本钱问题，也跟着价格与通用微控制器相同的低价产品的问世而逐渐得到解决。

电源的数字控制有助于完结AC-DC电源和DC-DC转化器等的小型化及高功率化，大约5年前初步受到注重。这种“数字电源”的运用规划在最近一年来悄然扩展。

2.运用领域

（1）低价位DSP的露脸成为契机

数字电源的运用规划能够扩展的最首要原因是，单价只要8元左右至几十元人民币的电源控制IC的出现，并用于数字电源的产品中。数字电源控制IC的本钱下降到了可与缺少几十元人民币的仿照电源控制IC相匹敌的程度。美国微芯科技（MicrochipTechnology）、美国德州仪器（TI）以及新日本无线等半导体厂商从2008年前后相继推出了数字电源专用的低价位控制IC。近来，大部分数字电源产品选用的都是这些企业的IC。

在输出功率为100W以上、开关频率为1MHz以下的领域，选用DSP微控制器的数字控制电源初步广泛。曾经，构成数字电源需求选用单价高达几百至数百元人民币的高性能DSP作为控制IC运用。这些IC的作业频率为100MHz以上，耗电量仅DSP就将近1W，用于一般的开关电源的控制则方针过剩，这是选用DSP的数字电源只在UPS等逾越1kW的大型设备上才运用的首要原因。不过，应部分先进电源厂商的要求，微芯科技和TI推出了配备数字电源所需功用，与通用微控制器价格相同便宜的DSP，即“DSP微控制器”。将几百元人民币的DSP本钱大幅降到几十元以下，基本解决了数字电源的最大瓶颈——控制IC本钱高的问题。

（2）以1MHz以下、100W以上的电源为方针

数字电源的DSP微控制器本身就会耗费200mW左右的电力。因此，不太适合输出功率较小的电源。因为有必要顾及因DSP微控制器的电力而导致的功率下降，概括电源技术人员的定见来看，现在，输出功率为50～100W以上的电源为最佳方针。

从开关频率方面来看，频率大约在1MHz以下的电源为最佳运用方针。在数字电源中，经由DSP微控制器上的A-D转化器监测输出电压和输出电流，并运用软件控制电压和电流的稳定性。理由是，与运用运算放大器（差错放大器）接连检测输出电压和方针电压之差的仿照控制不同，数字控制会产生1μs左右的A-D转化时间、以及运用软件核算操作量的演算时间等数字控制特有的推迟。

在数字电源中，运用依据专用逻辑电路的硬件而非依据DSP的软件来履行PI控制等控制演算时，能够支持逾越1MHz的开关频率。原因是，该方法在将输出电压等进行A-D转化之前均与DSP方法相同，因为运用硬件的数字演算器施行PI控制，因此这部分的演算时间与DSP方法比较能够缩短。

结束语

数字电源技术，在开关电源领域完结了数字组件与仿照组件的优化组合，提高了电源系统的集成化程度，将数量品种繁复的元器件整合到一个或许一组芯片中，充分发挥了微控制器及数字信号处理器的优势，使数字电源技术能够契合现代电源的高技术方针，这都是传统开关电源无法企及的。跟着IC制造厂商不断推出高性能、新标准的数字电源产品，加上人们对数字电源技术知道的深化，数字电源必将得到广泛广泛与推广。