什麼是數字電源？

來自專欄數字電源1 人贊了文章

筆者做了幾年的數字電源軟體工作，主要從事直流電源設計，對數字電源軟體有一定的認識和理解，也深知數字電源的靈活性。實際在電源行業中，數字電源相關的軟體技術主要掌握在少數大公司中，例如艾默生、華為、雅達等，不少小公司由於資源的限制並沒有搞明白數字電源該如何設計，鑒於此筆者希望能將自己所掌握的有限的數字電源技術分享出來，希望能促進電源行業的發展，筆者能力有限，僅拋磚引玉，同時也希望在此過程中與電源行業的兄弟們共同進步。

目前，數字電源有多種定義。

● 定義一：通過數字介面控制的開關電源（它強調的是數字電源的「通信」功能）。

● 定義二：具有數字控制功能的開關電源（它強調的是數字電源的「數控」功能）。

● 定義三：具有數字監測功能的開關電源（它強調的是數字電源對溫度等參數的「監測」功能）。

上述三種定義的共同特點是「模擬開關電源→改造升級」，所強調的是「電源控制」，其控制對象主要是開關電源的外特性

● 定義四：以數字信號處理器（DSP）或微控制器（MCU）為核心，將數字電源驅動器、PWM控制器等作為控制對象，能實現控制、管理和監測功能的電源產品。它是通過設定開關電源的內部參數來改變其外特性，並在「電源控制」的基礎上增加了「電源管理」。所謂電源管理是指將電源有效地分配給系統的不同組件，最大限度地降低損耗。數字電源的管理（如電源排序）必須全部採用數字技術。

● TI公司定義：數字電源IC是數字控制的電源管理IC，它能提供配置、監視和監控功能，並能擴展到全迴路控制。

目前，所謂的數字電源正是定義四所描述的，即通過一顆通用的數字信號控制器，完成傳統模擬電源控制IC所具備的PWM、保護、環路補償等功能，同時具備通信(I2C/CAN/串口等)監控功能。

很明顯數字電源的數字信號控制器取代了模擬電源的控制晶元、環路補償的運放及相關的阻容器件，軟體處理的靈活性是傳統模擬電源遠不能比的，各種保護、非線性處理等，軟體都可以來做，硬體電路剩下注功率電路、磁性器件、驅動電路、採樣電路。

在實際做產品的時候，前期的硬體電路調測是比較快的，到了後面主要就是軟硬體一起來調控制，所以數字電源的設計及調測是硬體軟體協同完成的，軟體要對硬體有一定的理解，同時硬體也要對軟體有一定的理解，這樣軟硬體才能更好的對話，以便理解彼此並能識別出技術方面的問題。

軟體人員在數字電源的項目中是一個非常重要的角色，可以說軟體工作的進度和質量直接決定了一個電源項目的進度和質量，需要有專門的軟體經理對軟體工作全程監控，或者由軟體人員兼職軟體經理的角色，除了技術方面的工作，還需要有清晰的軟體工作計劃和軟體版本管理，尤其是軟體版本管理，要避免軟體版本問題而導致大量的重複工作，筆者之前的同事中就有一些技術做的可以，但一旦做項目，軟體工作就跟項目匹配不上，軟體版本管理混亂導致問題不斷反覆，被項目組深深詬病。所以數字電源的軟體人員要有良好的自我管理能力，同時這也對項目經理提出了更高的要求，因為項目經理一般也不懂軟體，對於項目經理而言，所有的未知都是風險，那作為項目經理該如何來管理電源軟體的風險呢？這對項目經理尤其是沒有帶過數字電源項目的項目經理而言是一個挑戰。

數字信號控制器的分類

主要分為兩類：

1、通用數字信號控制器，即是一個運算能力較強的MCU，比如Ti的TMS320F2802x/03x系列，Microchip的dispic系列，freescal的DSP，freescal被收購後叫NXP，又推出了一些新的系列，Kinetis的針對數字電源的和電機控制的晶元，與之前freecal的DSP相比而言，外設一樣，內核變為arm內核，st也有一些數字電源的通用控制器。業界用的多的是ti、microchip、freescal。 freescal的Kinetis晶元比Ti當前的2802x/03x，主頻高功耗小，性能優異，但他們不怎麼會推廣，知道的人比較少。

2、專用數字電源控制晶元，比如Ti的UCD系列，這個晶元是把環路固定在晶元內部由硬體實現環路，arm-cortex-M3內核，環路的參數可以更改，但環路的結構沒法改，環路的數量也有限，相對於通用的DSP，缺點是不靈活，優點是環路控制頻率可以做的很快，環路帶寬可以做高，通用的DSP的環路是軟體實現的，由於採樣及控制頻率的限制，環路帶寬做不了太高；

也有一些其他公司的專用晶元，只能修改環路參數的，了解不是太多，就不多說了。

綜上，目前業界公司用的較多的還是Ti的dsp，然後是micriochip和freescal的。