電源管理一直是系統(tǒng)架構(gòu)師和電源設(shè)計(jì)者的重點(diǎn)關(guān)注領(lǐng)域之一。從技術(shù)角度來看，數(shù)字電源在可控因素較多、實(shí)時(shí)反應(yīng)速度更快、需要多個(gè)模擬系統(tǒng)電源管理的、復(fù)雜的高性能系統(tǒng)應(yīng)用中，相比模擬電源具有優(yōu)勢(shì)，并且能夠消除由離散元件引起的不穩(wěn)定和電磁干擾等優(yōu)點(diǎn)。從市場(chǎng)角度來看，數(shù)字電源更具靈活性，減少分立元件的數(shù)量、降低整體占位面積、提高功率密度和監(jiān)控能力，從而降低總體材料生產(chǎn)成本，幫助加快許多產(chǎn)品的上市速度。

 

 

德州儀器工業(yè)類隔離電源市場(chǎng)經(jīng)理吳萬邦

 

因此，數(shù)字電源在高精度電源中的應(yīng)用越來越廣泛，成為現(xiàn)代電源技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要方向。IHS公司旗下的IMS Research 報(bào)告曾預(yù)計(jì)，2017年全球數(shù)字電源市場(chǎng)營(yíng)業(yè)收入將增至124億美元，數(shù)字電源IC市場(chǎng)也會(huì)急劇增長(zhǎng)到26億美元。

 

服務(wù)器現(xiàn)在是數(shù)字電源的最大單一市場(chǎng)，F(xiàn)acebook、Google等服務(wù)器、數(shù)據(jù)中心非常耗電，對(duì)電源效率、集成度和整體性能的要求越來越高。LED照明解決方案的使用也在不斷的增長(zhǎng)，尤其是需要滿足切相調(diào)光解決方案適合采用數(shù)字電源控制來實(shí)現(xiàn)對(duì)不同相位調(diào)光器的兼容性。同時(shí)，筆記本與平板電腦、家用電器、智能手機(jī)、電動(dòng)汽車等領(lǐng)域?qū)?shù)字電源的需求也成爆炸式增長(zhǎng)。從中可以看出，未來幾年內(nèi)數(shù)字電源的營(yíng)收增長(zhǎng)勢(shì)頭將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過模擬電源。

 

 

不同的應(yīng)用適用不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

 

近日，美國(guó)德州儀器公司（TI）推出了一套數(shù)字電源IC產(chǎn)品組合，據(jù)稱是業(yè)內(nèi)首款具有智能數(shù)字控制和獨(dú)一無二的體二極管感測(cè)功能的數(shù)字電源管理芯片組。該公司工業(yè)類隔離電源（AC/DC, DC/DC, 新能源）市場(chǎng)經(jīng)理吳萬邦介紹說，此次推出的數(shù)字電源管理芯片組包含UCD3138A數(shù)字控制器和 UCD7138低側(cè)柵極驅(qū)動(dòng)器，廣泛適用于通訊電源、服務(wù)器電源、游戲機(jī)電源、PC電源以及各種工業(yè)類電源。測(cè)試數(shù)據(jù)也表明，UCD3138A與UCD7138組成的電源芯片組比UCD3138A控制器單獨(dú)使用在電路中會(huì)提升將近2%的效率。

 

“現(xiàn)在市場(chǎng)上每個(gè)供電電源都希望盡可能的節(jié)省成本，如果供電電源很消耗電源的話，其背后數(shù)據(jù)中心的消耗和費(fèi)用就會(huì)更大。而在降低功耗方面，80 PLUS電源比普通電源有著更高的轉(zhuǎn)換效率，而TI此次推出的電源芯片組則有助于實(shí)現(xiàn)業(yè)界最高標(biāo)準(zhǔn)的80 PLUS鈦金牌認(rèn)證。”吳萬邦強(qiáng)調(diào)說。

 

80PLUS認(rèn)證目前分為白牌、銅牌、銀牌、金牌、白金牌和最高端的鈦金牌，電源產(chǎn)品對(duì)于電源80PLUS認(rèn)證非?？粗亍ｂ伣鹋普J(rèn)證要求很高，它要求10%負(fù)載、20%負(fù)載、50%負(fù)載、100%滿載時(shí)，轉(zhuǎn)換效率分別達(dá)到90%、92%、94%和90%的高標(biāo)準(zhǔn)，鈦金牌的嚴(yán)苛要求對(duì)于電源制造商來說又是一個(gè)挑戰(zhàn)。TI芯片組可優(yōu)化下一代AC/DC電源中的次級(jí)側(cè)同步整流，極大的改善了系統(tǒng)效率，與其他數(shù)字電源解決方案相比，可將同步整流 MOSFET電壓應(yīng)力銳減一半，能夠幫助電源廠商應(yīng)對(duì)鈦金牌認(rèn)證。

 

吳萬邦表示，UCD3138A為高集成度且可定制的數(shù)字電源管理控制器，其3x3mm的小型封裝中整合了強(qiáng)大的32位ARM7處理器、多個(gè)可編程硬件控制環(huán)路、高速高精度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器以及兩個(gè)通用異步收發(fā)器（UART）+PMBus接口，可為服務(wù)器、電信整流器以及大功率的DC-DC模塊中包括LLC在內(nèi)的所有電源拓?fù)涮峁╇娫疵芏群透呖煽啃浴?/p>

 

他還進(jìn)一步表示，與其他數(shù)字電源解決方案相比，該芯片組在同步整流器內(nèi)對(duì)死區(qū)時(shí)間的精準(zhǔn)控制可最大限度地減少功率損失，同時(shí)降低MOSFET故障的風(fēng)險(xiǎn)。死區(qū)控制在很多的脈沖信號(hào)控制芯片中都得到應(yīng)用，該芯片組在快速數(shù)字控制算法中采用體二極管電壓信息來動(dòng)態(tài)地優(yōu)化死區(qū)時(shí)間，并可以補(bǔ)償功率級(jí)組件變化，消除傳統(tǒng) MOSFET VDS ON 感測(cè)器件的信噪比難題，從而無需在批量生產(chǎn)中進(jìn)行校準(zhǔn)或篩選，提高了效率和可靠性。