电源与电源管理技术发展趋势

Mansour Izadinia   副总裁

未来的DC-DC转换器采用何种技术—模拟还是数字？

　　未来的电源管理系统对效率和可靠性的要求越来越高，电源管理产品的设计专家就如何提高系统效率和可靠性的问题产生了许多争议。许多专家提议借助数字系统改善效率和可靠性。这无疑对传统的模拟方案提出了挑战，模拟设计人员为了维护模拟设计的地位也提出了不同的观点。我们相信在数字DC-DC转换技术发展成熟之前，有关数字和模拟DC-DC转换器的争议还会持续一段时间。

　　了解数字电源管理不可混淆的两个方面非常重要，一方面是数字电源管理技术，另一方面是输出电压调节反馈环路的离散时间控制。许多设计人员没有分清这两方面的问题，因而也混淆了真正的“数字电源”的含义。我们认为一个“数字电源”系统可以利用传统的模拟架构实现主调节环路。典型的数字电源系统具有一个系统控制器和一个或多个带有通信接口（例如PMBus?）的器件，通信接口有三个作用：首先可以实现对PMBus器件的监测，通过检测输出电压、输出电流、温度等参数获得有助于系统管理的信息，最终达到器件控制的目的。系统控制是数字电源的第二个主要功能。第三个主要功能是系统配置，系统配置主要发生在上电或系统装载时。系统配置有多种不同目的，例如：Intel? VRM规范要求通过配置VRM获得为Intel CPU供电的精确输出电压。在PWM控制器中一般通过引脚设置达到这一目的，Intel要求通过不同的电源配置改善CPU的工作速率。总而言之，电源管理系统为我们提供了三个功能：监测、控制和配置。当然，为了实现这三个功能，我们还需要连接系统和器件的串口或并口。

　　推动数字控制技术实现DC-DC转换器的动力由多种因素，最主要的一个因素是：能够实现更有效的电源管理，通过对系统工作模式进行高层管理达到提高系统效率目标。例如，在服务器中按照数据吞吐量控制DC-DC的工作模式 ，绝大多数大电流服务器电源采用多相架构，当系统工作在轻载时，可以关闭一相或多相DC-DC转换器，从而改善系统在轻载条件下的工作效率。在交换机/路由器，系统控制器可能只需要改变DC-DC转换器的工作模式，动态控制系统时钟，从而达到降低ASIC及其他相关电路功耗的目的。另外一个更有效的电源管理途径是动态控制DC-DC开关频率或输出电压。例如：为了降低系统在大电流条件下的功耗，系统控制器可以降低输出电压。Intel的VRM规范既是一个成功的应用范例。

　　但是，构建最佳的数字DC-DC转换器，其性能受限于模拟电路，例如：电压基准或A/D转换器。

　　高速数字PWM的定时问题实际上是其内核电路的模拟问题，可以通过数字和模拟方案的相互配合解决这一问题。基于这一考虑，若干年内，DC-DC转换器将是一个模拟技术和数字技术的混合架构。

　　设计人员需要针对具体设计的系统选择最适合的方案，关于采用数字技术还是模拟技术的争议最终取决于对性能和成本的合理折衷。

关键字：数字电源

编辑：吕海英 引用地址：https://news.eeworld.com.cn/newproducts/others/200804/article_17873.html

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