什么是數(shù)字電源 數(shù)字電源基礎(chǔ)知識(shí)

數(shù)字電源的使用越來(lái)越多，因?yàn)樗鼈兡軌蛱峁┍葌鹘y(tǒng)電源更高的性能水平。

許多公司使用數(shù)字電源和數(shù)字電源這兩個(gè)術(shù)語(yǔ)來(lái)描述他們的新電源產(chǎn)品。

數(shù)字電源和數(shù)字電源對(duì)不同的人可能意味著不同的事情。對(duì)某些人來(lái)說(shuō)，術(shù)語(yǔ)數(shù)字電源可能泛指使用開(kāi)關(guān)技術(shù)的電源，即開(kāi)關(guān)模式電源。

但是，術(shù)語(yǔ)數(shù)字電源或數(shù)字電源實(shí)際上是指在反饋環(huán)路內(nèi)使用數(shù)字技術(shù)并控制電源的電源。換句話說(shuō)，數(shù)字電源使用數(shù)字技術(shù)來(lái)控制和監(jiān)控輸出以及電源操作的其他方面。

什么是數(shù)字電源

很多人可能會(huì)問(wèn)：什么是數(shù)字力量？這個(gè)問(wèn)題的答案是首先提供數(shù)字電源的定義，然后深入研究該主題以填寫(xiě)細(xì)節(jié)。

數(shù)字電源可以定義為使用數(shù)字管理和數(shù)字控制解決方案來(lái)提供配置、監(jiān)控、反饋和監(jiān)督或控制功能的電源應(yīng)用，這些功能擴(kuò)展到使用數(shù)字硬件和軟件算法的全環(huán)路控制。

電源的目的是將固定或可變輸入電壓轉(zhuǎn)換為固定輸出電壓。

為了提供穩(wěn)定的精確電壓輸出，電源使用負(fù)反饋來(lái)檢測(cè)根據(jù)設(shè)定基準(zhǔn)測(cè)量的所需輸出的誤差，并將該誤差電壓反饋回輸入以糾正誤差。

這種反饋的傳統(tǒng)方式是使用模擬技術(shù)，但也可以使用數(shù)字技術(shù)進(jìn)行。這實(shí)現(xiàn)了更大的靈活性，并提供了提高性能的可能性。

通常，數(shù)字電源技術(shù)應(yīng)用于開(kāi)關(guān)電源。它們通過(guò)具有一個(gè)接通或關(guān)斷的串聯(lián)傳輸晶體管來(lái)工作。它保持導(dǎo)通的時(shí)間越長(zhǎng)，輸出電容器能夠充電的次數(shù)就越多，因此輸出電壓就越高。換言之，該開(kāi)關(guān)是脈沖寬度調(diào)制的。

脈寬調(diào)制的占空比由電源內(nèi)的反饋環(huán)路控制。如果輸出電壓下降到很遠(yuǎn)，或者負(fù)載增加，則增加脈沖寬度，以便在電壓下降的情況下從輸出電容器中吸取更多電荷。同樣，如果減小負(fù)載，脈沖寬度也會(huì)減小，以保持相同的輸出電壓。

在數(shù)字電源的情況下，用于控制脈寬調(diào)制的反饋環(huán)路是數(shù)字的。

為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，使用模數(shù)轉(zhuǎn)換器將反饋信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字。

將得到的反饋信號(hào)編號(hào)以數(shù)字方式與所需電壓的設(shè)定參考編號(hào)進(jìn)行比較，并生成誤差項(xiàng)。

誤差項(xiàng)被輸入到環(huán)路濾波器的數(shù)字等效物中。這稱(chēng)為比例-積分-微分或 PID 濾波器。這三個(gè)項(xiàng)對(duì)應(yīng)于并行起作用的濾波器的三個(gè)元素：

比例的：數(shù)字電源反饋的這一元件為誤差信號(hào)提供增益。如果增益設(shè)置為高電平，則電源的輸出電壓將迅速恢復(fù)到所需值。

完整的：數(shù)字電源反饋環(huán)路中的積分路徑是過(guò)去誤差電壓的時(shí)間積分，即使誤差信號(hào)為零，它也能保持恒定的輸出電壓。

導(dǎo)數(shù)：數(shù)字電源反饋環(huán)路內(nèi)的該路徑設(shè)置誤差信號(hào)的變化率。當(dāng)電源輸出接近所需值時(shí)，變化率會(huì)降低，從而大大減少過(guò)沖。

在數(shù)字電源的反饋環(huán)路中使用所有三個(gè)元件，可以保持環(huán)路穩(wěn)定性，同時(shí)仍保持零失調(diào)誤差。

數(shù)字電源優(yōu)勢(shì)

使用數(shù)字電源的原因有很多;數(shù)字電源的優(yōu)勢(shì)意味著它可以提供很多東西。

在操作過(guò)程中可以更改參數(shù)：數(shù)字電源提供了相當(dāng)大的靈活性。利用這一優(yōu)勢(shì)的一種方式是在電源運(yùn)行時(shí)改變電源的特性。例如，如果負(fù)載從滿(mǎn)載變?yōu)榉浅Ｐ?，或者溫度發(fā)生變化等，則可以使用此功能來(lái)改變特性。

元件漂移補(bǔ)償：可以在數(shù)字電源中引入一種算法，以補(bǔ)償由于溫升、容差變化甚至老化而導(dǎo)致的元件值變化。

協(xié)同操作：許多電源都有許多不同的輸出。使用數(shù)字電源可以很容易地調(diào)整電源的響應(yīng)，因此一個(gè)電源的變化會(huì)影響其他電源的輸出。一個(gè)簡(jiǎn)單的例子可能是，在某些情況下，一個(gè)供應(yīng)應(yīng)該先于其他供應(yīng)。雖然像這樣的簡(jiǎn)單示例可以使用模擬電源來(lái)實(shí)現(xiàn)，但使用數(shù)字電源可以更容易地實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的功能。

更快的反饋循環(huán)：使用帶有固有電容器等的模擬反饋環(huán)路往往會(huì)減慢整個(gè)電源對(duì)任何變化的響應(yīng)時(shí)間。使用數(shù)字電源可以縮短其對(duì)任何變化的響應(yīng)時(shí)間。

提高 EMI 性能：EMI是任何設(shè)計(jì)的一個(gè)重要方面，對(duì)于開(kāi)關(guān)電源來(lái)說(shuō)，這可能是一個(gè)主要問(wèn)題，因?yàn)殚_(kāi)關(guān)尖峰會(huì)導(dǎo)致輻射發(fā)射增加。數(shù)字電源技術(shù)可以通過(guò)改變串聯(lián)功率MOSFET的導(dǎo)通壓擺率來(lái)響應(yīng)負(fù)載的變化，從而實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。

使用數(shù)字電源技術(shù)有很多優(yōu)點(diǎn)。因此，該技術(shù)越來(lái)越多地用于各種電源設(shè)計(jì)中。

實(shí)施數(shù)字電源

數(shù)字電源通常圍繞專(zhuān)為這些應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字電源IC構(gòu)建。

許多電源管理公司已經(jīng)開(kāi)發(fā)了一種新型的數(shù)字電源芯片，這些芯片構(gòu)成了最終電源的基礎(chǔ)。大部分開(kāi)發(fā)工作已經(jīng)完成，并且可以使用開(kāi)發(fā)套件，使設(shè)計(jì)能夠更快地推向市場(chǎng)。

數(shù)字電源在市場(chǎng)上的出現(xiàn)越來(lái)越多。此外，許多人不分青紅皂白地使用該術(shù)語(yǔ)來(lái)描述可能只是開(kāi)關(guān)模式電源的電源。有時(shí)需要仔細(xì)查看電源的規(guī)格，以確保它是真正的數(shù)字電源，并且它提供了比其他更傳統(tǒng)類(lèi)型更高的性能。

審核編輯：黃飛