随着节能与智能化成为现在的重大课题,电源管理越来越受重视,技术提升正不断优化电源系统的能效。但在“高集成度、智能化、高效率、高功率密度”等因素面前,数字电源比模拟电源更具优势,特别是在有众多严格调节功率级的复杂系统中,要求监控、数据通信和灵活控制环路,这时数字解决方案更能发挥作用。
第二届电源技术创新应用论坛会解读了数字电源技术的独到之处,及分析了成本、性能方面的优质表现,并共同探讨了数字电源的未来创新之路。
高性能电源必备利器
在电源系统设计中,控制器运行速度直接反映出电源性能,那么ADI是如何提高数字电源控制效率的呢?以ADI公司推出的集成PMBus接口的高级数字电源控制器ADP1055为例进行了详细说明。ADP1055采用ADI的高分辨率、高速模数转换器检测技术,同时具备专有的非线性传输功能,其高带宽性能和瞬变响应可以匹敌传统的模拟开关控制器。ADP1055内集成11个高速ADC传感,拥有高带宽,具有6个PWM逻辑输出,这款芯片在设计时内置程序,并将程序固化于芯片之中,具有超高的运行速度。
需要强调的是,电源系统优劣不仅仅反映在运作速度上,功率也是一个重要考量参数。ADP1055支持高能效的拓扑结构,内置全桥功能,具有精密驱动时序和副边同步整流器控制特性。控制器的GPIO(通用I/O)可配置为支持有源箝位副边高能效缓冲。利用自适应停滞时间补偿可进一步优化能效,从而改善负载范围内的效率。可编程轻载模式,加上器件的低功耗(<150mW)特性,可进一步降低系统待机功率损耗。
为帮助厂商加速产品上市,帮助工程师快速开发新产品,ADP1055还提供全面的用户界面(GUI),便于进行环路滤波器特性设计和安全特性编程。用户可通过PMBus接口编程,可编程保护功能包括过流保护(OCP)、过压保护(OVP)、欠压闭锁(UVLO)和外部过温保护(OTP),这能够极大的提升电源系统可靠性。
而且,内置EEPROM可为集成环路滤波器、PWM信号时序、浪涌电流、软启动时序和时序控制提供全面编程选择。借助ADP1055数字电源控制器的图形用户界面(GUI),能够设计并将设置保存在高度可靠的内部EEPROM存储器中,并可随时加密,安全性非常可靠。
市场趋势解读
数字电源市场目前是电源管理产业中增长最快的领域之一。早期采用数字电源的领域包括信息技术与通讯基础设施应用,比如服务器和电信/数据通讯设备,而现在数字电源也开始进入消费领域。数字电源减少了分立元件的数量、降低整体占位面积、提高功率密度和提供监控能力,从而降低总体材料清单成本、降低硬件复杂性,同时可以在运行过程中优化功率级与系统要求。所有这些都可以帮助加快产品的上市速度,降低设计系统所需的时间与精力,最终降低电子系统的成本。而据IHS公司旗下IMSResearch的报告“The World Market for Digital Power”数据,预计2017年全球数字电源市场营业收入将增至124亿美元,由此可见数字电源市场上升趋势明显。
与传统模拟电源相比,数字电源的区别主要就是控制与通信,在可控因素多、实时反应速度快、多模拟系统电源管理、复杂的高性能应用中,数字电源更具有优势。数字电源必须执行的功能保留在模拟区,也可以转移至数字区。数字电源可以完成对PWM控制环路的数字控制与通信任务。在医疗、工业、自动化等领域都有广阔的应用及发展前景。