電源轉換:模擬與數字 二選一還是共存?
發布時間:2014-09-17 責任編輯:sherryyu
【導讀】盡管模擬電源解決方案可提供高效控製,但並不是很靈活。新興的複合型或混合信號型電源轉換控製器進入市場以來,正逐漸將“模擬與數字二選一”的思路轉變為“數字和模擬擇優並取”的實用主義模式。
新興的複合型或混合信號型電源轉換控製器進入市場以來,正逐漸將“模擬與數字二選一”的思路轉變為“數字和模擬擇優並取”的(de)實(shi)用(yong)主(zhu)義(yi)模(mo)式(shi)。這(zhe)些(xie)設(she)備(bei)旨(zhi)在(zai)利(li)用(yong)模(mo)擬(ni)和(he)數(shu)字(zi)兩(liang)種(zhong)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)的(de)優(you)勢(shi),同(tong)時(shi)縮(suo)小(xiao)它(ta)們(men)的(de)劣(lie)勢(shi)。通(tong)過(guo)將(jiang)模(mo)擬(ni)和(he)數(shu)字(zi)相(xiang)結(jie)合(he),可(ke)以(yi)使(shi)數(shu)字(zi)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)的(de)靈(ling)活(huo)性(xing)與(yu)模(mo)擬(ni)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)中(zhong)的(de)高(gao)效(xiao)性(xing)能(neng)、瞬態響應和負載穩定度有效融合。
我們終歸是生活在一個模擬世界中。這使得數字解決方案處於不利地位,因為它需要對信息(反饋)進行數字化(通常通過模數轉換器完成),隨後必須在高速MCU(或DSP)中處理數字控製。數字控製環的帶寬與A/D轉換的速度以及MCU/DSP的計算速度直接相關。想要更多帶寬?那麼就需要速度更快的A/D和MCU,當然成本也更高!模擬解決方案的固有優勢在於其在模擬域中收集和維護信息,因而無需高性能MCU或A/D轉換器。
盡(jin)管(guan)模(mo)擬(ni)電(dian)源(yuan)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)可(ke)提(ti)供(gong)高(gao)效(xiao)控(kong)製(zhi),但(dan)並(bing)不(bu)是(shi)很(hen)靈(ling)活(huo)。模(mo)擬(ni)電(dian)源(yuan)設(she)計(ji)工(gong)程(cheng)師(shi)必(bi)須(xu)對(dui)應(ying)用(yong)中(zhong)的(de)性(xing)能(neng)權(quan)衡(heng)進(jin)行(xing)評(ping)估(gu),然(ran)後(hou)針(zhen)對(dui)整(zheng)個(ge)工(gong)作(zuo)空(kong)間(jian)以(yi)及(ji)負(fu)載(zai)配(pei)置(zhi)文(wen)件(jian)優(you)化(hua)模(mo)擬(ni)設(she)計(ji)。盡(jin)管(guan)多(duo)年(nian)來(lai)該(gai)技(ji)術(shu)足(zu)以(yi)滿(man)足(zu)需(xu)求(qiu),但(dan)是(shi)市(shi)場(chang)和(he)行(xing)業(ye)趨(qu)勢(shi)、消費者預期以及政府規定很快將超出模擬設計技術的能力範圍,使其無法滿足更高效的需求。解決方案:電源設備必須具有更好的靈活性。除了一般用途,該靈活性還可用於:
1.實現多點電源轉換優化,而不是在整個電源轉換工作範圍內優化
2.作為係統的一部分執行,這意味著其必須能進行配置,以優化係統隨時間變化的效率,而不是僅優化電源轉換效率
3.將信息傳遞到係統,從而使能係統優化
毫無疑問,數字電源轉換解決方案的靈活性足以滿足上述需求。不過,其設計並不輕鬆,需要在資源、工(gong)具(ju)和(he)過(guo)程(cheng)方(fang)麵(mian)進(jin)行(xing)大(da)量(liang)投(tou)入(ru)。數(shu)字(zi)控(kong)製(zhi)技(ji)術(shu)與(yu)模(mo)擬(ni)控(kong)製(zhi)技(ji)術(shu)不(bu)同(tong),因(yin)此(ci)需(xu)要(yao)新(xin)資(zi)源(yuan),包(bao)括(kuo)數(shu)字(zi)控(kong)製(zhi)設(she)計(ji)和(he)軟(ruan)件(jian)工(gong)程(cheng)。對(dui)許(xu)多(duo)公(gong)司(si)而(er)言(yan),這(zhe)種(zhong)投(tou)入(ru)已(yi)證(zheng)明(ming)是(shi)一(yi)個(ge)嚴(yan)重(zhong)的(de)阻(zu)礙(ai)。
考(kao)慮(lv)到(dao)這(zhe)些(xie)機(ji)遇(yu)與(yu)挑(tiao)戰(zhan),有(you)理(li)由(you)探(tan)索(suo)在(zai)模(mo)擬(ni)域(yu)中(zhong)保(bao)持(chi)電(dian)源(yuan)控(kong)製(zhi)的(de)可(ke)能(neng)性(xing)。此(ci)外(wai),這(zhe)消(xiao)除(chu)了(le)對(dui)額(e)外(wai)專(zhuan)業(ye)技(ji)能(neng)和(he)資(zi)源(yuan)的(de)需(xu)求(qiu),同(tong)時(shi)避(bi)免(mian)了(le)產(chan)品(pin)成(cheng)本(ben)增(zeng)加(jia),因(yin)為(wei)省(sheng)去(qu)了(le)數(shu)字(zi)控(kong)製(zhi)所(suo)需(xu)的(de)昂(ang)貴(gui)的(de)MCU和A/D轉換器。
我們看一下複合型模擬和數字解決方案,如Microchip最新發布的MCP19111。MCP19111將峰值電流模式模擬控製器的性能與小型8位單片機相結合(見圖1——框圖)。其電源調節完全在模擬域中進行,因此無需高性能的高速單片機。而集成的8位MCU提供了方便的接口用來監視和調節模擬控製器的性能,從而實現了以前無法實現的調節功能。集成的MCU仍保持小巧簡單的設計,除了增加靈活性外,還可實現很高的集成度。如圖1所示,MCP19111不僅集成了帶有模擬控製器的MCU,還包括功率MOSFET驅動器和一個中壓LDO。此器件的工作範圍非常寬,可達4.5-32V,隻需要極少的外部元件,並且在模擬控製中引入了前所未有的靈活度。
電(dian)源(yuan)轉(zhuan)換(huan)行(xing)業(ye)持(chi)續(xu)向(xiang)更(geng)具(ju)靈(ling)活(huo)性(xing)和(he)可(ke)定(ding)製(zhi)性(xing)的(de)數(shu)字(zi)電(dian)源(yuan)轉(zhuan)換(huan)技(ji)術(shu)過(guo)渡(du),而(er)模(mo)擬(ni)電(dian)源(yuan)轉(zhuan)換(huan)技(ji)術(shu)將(jiang)繼(ji)續(xu)提(ti)供(gong)具(ju)有(you)成(cheng)本(ben)效(xiao)益(yi)的(de)高(gao)性(xing)能(neng)電(dian)源(yuan)轉(zhuan)換(huan)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)。二(er)者(zhe)的(de)結(jie)合(he),無(wu)論(lun)是(shi)稱(cheng)之(zhi)為(wei)複(fu)合(he)型(xing)電(dian)源(yuan)轉(zhuan)換(huan)、混合信號型電源轉換還是簡單的模擬加數字電源轉換,都引入了一種獨特的性能、靈活性和成本平衡,這在許多不同種類的應用中極具吸引力。

圖1MCP19111框圖
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