电源系统的数字化时代

此外，美国国家半导体的几款电源管理芯片如LM3370、LP3957及PowerWise电源管理单元LP5550也都将适当比例的模拟及数字电路 集成一起，以帮助客户提高产品价值。“内建高效能数字控制电路的高集成度模拟电源管理芯片将会被电源供应系统广泛采用。”该公司 亚太区电源管理产品市场总监黄汉基指出。

目前大多数数字电源方案在价格方面略高于模拟方案，因而现阶段数字电源被认为更适合于高端系统，而且高端系统能够更好地利用数字电源的特性。 “不过，这种价格差距正在逐渐缩小。”Intersil公司的Miller表示，在一些需要电源管理的应用中，数字电源解决方案 的成本并不高于传统模拟解决方案。

Zilker Labs公司的MacDonald也认为：“数字电源解决方案所需的元件远少于模拟解决方案，它免除了对电压边限与监控元件、排序/跟踪 IC 或温度传感器的需要。因此与全模拟解决方案相比，数字电源解决方案的体积更小、成本更低。”

高集成度和灵活性是数字电源的主要特点，为满足复杂的电源系统需求，数字电源已经开始应用在移动通信设备、白色家电、车载设备、便携式娱乐设备等系统 中。如果方案成本能够进一步下降，那么对于其他消费电子领域，数字电源同样具有应用潜力。“随着工艺的改进和技术演进，未来我们会把数字电源 产品推向消费电子领域。”Zilker Labs公司的MacDonald表示。

设计人员面临数字化挑战, 应用普及尚待时日

数字电源技术为电源设计开辟了新的技术领域。软件、工具、电源通信技术的标准化以及控制器解决方案的性价比等都将影响数字电源技术的推广速度。具体而言，目前数字电源的应用普及还存在以下挑战。

首先是标准化问题。通信总线与接口的标准化、可编程平台的标准化、以及内核与周边器件协议管理的标准化是数字电源管理实现规模商用的主要挑战之一。

其次，认为数字电源需要高端DSP才能实现的这种看法也阻碍了数字控制技术在电源领域的发展。“数字电源方案不仅仅适于高端和复杂的应 用，小型的微控制器，例如Microchip的PIC10F系列，价格很低并能增强(或简化)一些基础电源的模拟设计。”Microchip 公司产品行销经理Duvenhage介绍。

第三个主要挑战是软件设计。Zilker Labs公司的MacDonald认为，数字电源技术给电源系统设计人员带来的挑战是需要学习新的电源设计方法。基于DSP和处理器的数字电源IC迫使电 源设计人员不得不学习新的软件技术，从而产生了为采用数字电源控制优势而必须克服的巨大障碍。针对这种情况，Zilker Labs开发出Digital-DC产品，“这些产品使电源设计人员能够按照他们过去的方式配置电源IC，并提供可利用简单图形用户接口 (GUI)轻松修改任何预配置设置的方式，因此能使他们利用数字电源控制的所有优势。”MacDonald表示。

此外，TI也正在采取一些措施来降低数字电源设计门槛，TI数字产品还将配套提供用户友好型固件与GUI，以帮助设计人员开发数字电源解决方案，并专门开设了一个数字电源的网页，为工程师提供参考设计，其中包括软件和硬件，以缩短数字电源产品的开发周期。

“大多数对数字电源感兴趣的设计者期待的是控制输出电压的能力;跟踪、定序以及获取元件的反馈;用这些诊断功能跟踪整个系统的完好状况。 ”Maxim的Ashrafzadeh说道。为此，Maxim提供免费GUI，用于控制MAX8688。不需要数字控制理论或者如何编写软件 /固件的知识，任何工程师可以使用这个GUI软件和MAX8688芯片来实现一个数字可编程电源。这对于不愿意放弃以往设计而冒险设计全新架构的工程师和 系统设计师来说，带来极大的便利。

不过，Microchip公司的Duvenhage认为，尽管有很多GUI可作为设计基础，但重要的是工程师要学习微控制器的基本操作，以确保能够理 解和调试数字设计的内部构件。为此Microchip网站开办一个新的电源中心来为使用数字以及模拟回路的模拟电源设计者提供帮助。Intersil公司 的Miller也表示，Intersil将开发出易用的软件GUI以及各种带有PMBus接口的PWM控制IC，这些产品都带有传统的模拟控制回路和全数 字回路，为设计人员提供便利条件。

电源设计人员希望数字电源技术能提供灵活性极高的电源控制IC，这种IC可轻松配置，适于多种应用，而且设计人员无需学习新的编程语言或放弃先前已习 惯的相同性能及可靠性。对此，iWatt公司行销副总裁Doyle Slack表示：“我们的产品集成了数字控制算法，无需控制器编程，因而对于电源系统设计人员不会造成困难。”而TI也推出不需 软件编程的负载点系统数字电源控制器，其负载点数字电源管理功能支持电信和数据业务的应用。

和其他新兴技术的发展轨迹相似，在数字电源技术的普及过程中，初期该技术会首先应用于一些高端市场当中，当工程师对这项技术逐步熟悉之后，就会将其更 多地用于消费类产品中。在开发具有更高性能的新设备时，设计人员会遇到与目前高端应用相似的电源管理问题，随着系统愈加复杂，数字电源也将得到更加广泛的 应用。