選擇合適的數(shù)字電源，獲取最高的電源效率

人們對(duì)電源感到興奮的情況并不常見(jiàn)。畢竟，你看不到人們展示最新的電源轉(zhuǎn)換技術(shù)的廣告，就像你為最新的智能手機(jī)或平板電腦所做的那樣。但是對(duì)于我們這些使用 推動(dòng)一切 數(shù)字化(實(shí)際上是一切電子化)的技術(shù)的人來(lái)說(shuō)，一些有趣的趨勢(shì)確實(shí)非常令人興奮。

二十多年來(lái)，數(shù)字控制一直在電源領(lǐng)域掀起波瀾。在它開始時(shí)，來(lái)自電源行業(yè)的人們提出了諸如“數(shù)字控制電源有什么模擬電源不能做的事情?”之類的問(wèn)題。盡管可能仍有一些人對(duì)此感到疑惑，但事實(shí)是船已經(jīng)航行了。有許多創(chuàng)新公司使用數(shù)字電源來(lái)提高效率、現(xiàn)場(chǎng)可升級(jí)性、故障診斷等。為此，預(yù)計(jì)未來(lái)幾年數(shù)字電源的采用將在許多重要市場(chǎng)中通過(guò)模擬控制。為了讓它有效地做到這一點(diǎn)，我從根本上相信我們將需要一種不同類型 的數(shù)字控制器來(lái)做好準(zhǔn)備。

好的，那我的意思是什么?從本質(zhì)上講，在過(guò)去十年中，我們看到了對(duì)更高效率的巨大推動(dòng)。商用電源在這方面取得了驚人的進(jìn)步。但是，我認(rèn)為下一個(gè)大趨勢(shì)將是小型化。我們永遠(yuǎn)不會(huì)看到展示最新數(shù)字電源技術(shù)的跑道模型，但如果電源變得不可見(jiàn)，請(qǐng)退后一步，看看人們有多興奮?，F(xiàn)在隱形是一項(xiàng)艱巨的任務(wù);我上次檢查時(shí)，該技術(shù)尚不可用。J 但是我們可以做一些事情來(lái)降低技術(shù)的侵入性。

從根本上說(shuō)，我們需要提高開關(guān)頻率。在這一點(diǎn)上，你們中的大多數(shù)人可能會(huì)說(shuō)，“Duh!” 雖然從某種意義上說(shuō)這是顯而易見(jiàn)的，但值得注意的是，許多事情正在共同創(chuàng)造一場(chǎng)完美的風(fēng)暴，以將這一要求帶到現(xiàn)在的中心舞臺(tái)。例如，效率高達(dá) 97% 的 AC-DC 電源已經(jīng)上市，具有更高開關(guān)頻率和更低損耗的新的成本效益高的開關(guān)技術(shù)(即氮化鎵 [GaN])，現(xiàn)在工藝技術(shù)的進(jìn)步使集成磁性到難以想象的小尺寸。為了跟上這些趨勢(shì)，我們需要一種新型的數(shù)字控制器。我們需要一個(gè)具有強(qiáng)大動(dòng)力的數(shù)字控制器，不僅要跟上這些進(jìn)步的步伐，還要真正加速它們。

不難看出傳統(tǒng)的微處理器在這方面會(huì)遇到什么問(wèn)題。電氣和電子工程師協(xié)會(huì) (IEEE) 出版物提供了一個(gè)直截了當(dāng)?shù)姆治觯砻?60MHz 處理器在計(jì)算資源方面面臨挑戰(zhàn)，要在 200kHz 開關(guān)頻率電源上實(shí)現(xiàn) 20kHz 帶寬!如果我們努力跟上 200kHz，如果開關(guān)頻率為 2MHz 甚至 20MHz，我們將需要一種革命性的新架構(gòu)。

TI 的 UCD 系列數(shù)字控制器，例如屢獲殊榮的UCD3138 數(shù)字電源控制器，具有行業(yè)所需的精確配方。

UCD3138系列是一款德州儀器(TI)數(shù)字電源控制器，此控制器在一個(gè)單芯片解決方案內(nèi)提供高集成度和出色性能。相對(duì)于德州儀器(TI)的UCD3138x數(shù)字電源控制器，UCD3138x中的UCD3138A64可提供64kB程序閃存存儲(chǔ)器(UCD3138128可提供128KB程序閃存存儲(chǔ)器)，以及SPI和另一個(gè)I2C端口等其他通信選件。利用多個(gè)32kB組內(nèi)的程序閃存存儲(chǔ)器，設(shè)計(jì)人員能夠在器件中實(shí)施固件的雙鏡像(例如，一個(gè)主鏡像+一個(gè)備用鏡像)，并能夠選擇使用適當(dāng)算法從任一組中執(zhí)行。它還為處理器創(chuàng)造了獨(dú)一無(wú)二的機(jī)會(huì)來(lái)載入一個(gè)新程序并隨后執(zhí)行該程序，而不會(huì)中斷電力輸送。該特性使得最終用戶能夠現(xiàn)場(chǎng)為電源添加新 特性， 同時(shí)消除了載入新程序所需的任何停機(jī)時(shí)間。

這些控制器沒(méi)有將實(shí)時(shí)控制和保護(hù)的負(fù)擔(dān)放在高端微控制器 (MCU) 上，而是引入了能夠關(guān)閉 2MHz 控制環(huán)路的特定應(yīng)用狀態(tài)機(jī)，而 MCU 不需要任何處理時(shí)間. 該控制器還有一個(gè)故障管理系統(tǒng) ，可以在超過(guò) 100ns 的時(shí)間內(nèi)采取行動(dòng)，在沒(méi)有任何處理器干預(yù)的情況下停止故障的傳播。這使得處理器可用于高帶寬通信或其他處理密集型的內(nèi)務(wù)管理任務(wù)。

與故障管理系統(tǒng)相配合，這些狀態(tài)機(jī)基本上創(chuàng)造了行業(yè)在這場(chǎng) 完美風(fēng)暴中蓬勃發(fā)展所需要的東西：一個(gè)具有大量處理能力的數(shù)字控制器，戰(zhàn)略性地放置在最需要的地方。