一種新技術的引入通常需要一個過渡過程，在這個過程中，用戶不斷地檢驗新技術中實際可行的因素和不切實際內容。本文旨在澄清模擬與數(shù)字電源管理之間的不同。從多方面考察兩種技術差異及其對系統(tǒng)性能的影響。表1、表2分別列出了各自的優(yōu)、缺點：
從用戶的角度看，很難確定哪一種方式更好。不斷提高的系統(tǒng)復雜度為考慮使用數(shù)字電源管理方案的用戶鋪平了道路，雖然有些設想在不久以前還看起來難以逾越。但是，數(shù)字電源產(chǎn)品的應用案例及其相關的一些傳說表明，人們在某種程度上為數(shù)字系統(tǒng)所能處理的問題蒙上了一層不切實際的光環(huán)。隨著這項技術步入其自然的發(fā)展軌道，應該平息其所伴隨的神秘色彩以及不切實際的宣傳。用戶隨后所面臨的問題是：那一種方案最好？
總的來說，電源管理沒有純粹的數(shù)字或模擬方案。以模擬控制架構為例，其內部脈寬調制電路即包含了數(shù)字電路，例如：時鐘、門電路等(如BobMammano設計的SG1524)。三十年后，數(shù)字脈寬調制(PWM)成電路同樣也包含了明顯的模擬電路，如：ADC、基準源、放大器等。因此，正確的方案選擇取決于電路功能的合理劃分，而正確的劃分又與當前可以利用的技術和系統(tǒng)需求有關。因此，當前的劃分標準可能不同于將來的標準。
目前，為了滿足系統(tǒng)誤差的要求，一個理想的系統(tǒng)應能提供較高精度，要求電源具有更小的體積，而且滿足高速通信、高速處理系統(tǒng)中微處理器或ASIC對電源容限的苛刻要求。基準精度一般為1%，而最新的處理器、ASIC電源要求誤差不超過幾毫伏。工作在低壓狀態(tài)時，要求優(yōu)于1%的精度，而且在高溫情況下也必須滿足這一精度要求，目前大多數(shù)系統(tǒng)的工作溫度范圍為0℃～85℃。
由于多處理器核或小尺寸處理器對應的I/O口對于不正確的壓差所引起的“閉鎖”現(xiàn)象非常敏感，電源的跟蹤與上電順序也非常關鍵。復雜的電路板需要多電源供電，因此對上電順序和跟蹤的要求也更加嚴格。這些功能利用模擬技術很難實現(xiàn)，而數(shù)字技術則可解決這一復雜問題，提供精確、簡單的方案。
|
|
|
表1 |
|
|
|
表2 |
高端系統(tǒng)要求近乎為零的故障時間，因此，對于冗余系統(tǒng)的監(jiān)控也十分重要，以確保系統(tǒng)可靠工作。這就需要了解產(chǎn)生電源故障的原因和過程，在出現(xiàn)問題時采取迅速的解決措施。用模擬技術構建監(jiān)控電路需要很多分離元件或專用電路。有些系統(tǒng)由于受體積、價格及復雜度的限制，不得不簡化了監(jiān)控環(huán)節(jié)，導致較低的系統(tǒng)可靠性。對于數(shù)字系統(tǒng)來說，提供這種系統(tǒng)檢控幾乎不需要增加系統(tǒng)成本。在數(shù)字系統(tǒng)中，用于數(shù)字引擎操作的信息采用數(shù)字格式，可以很容易地增加通信容量。
為了快速占領市場、支持產(chǎn)品的需求，設計人員常常在很倉促情況下開發(fā)ASIC，甚至沒有經(jīng)過完整的評估就投入使用。從而使產(chǎn)品在投放市場的過程中處于兩難境地，一方面可能需要昂貴的招回成本，修改工作電壓、監(jiān)控電路及上電順序控制；另一方面可能忽視系統(tǒng)的可靠性，為系統(tǒng)的后續(xù)使用埋下隱患。這兩種情況都違背了零失效時間的系統(tǒng)要求，這時，比較明智的選擇可能是數(shù)字方案，對系統(tǒng)進行現(xiàn)場編程，對用戶來說實現(xiàn)方便、透明的系統(tǒng)升級。
|
|
|
圖1：基本數(shù)字處理功能，基于MAX8688數(shù)字控制/監(jiān)測IC |
|
|
|
圖2：可控制、監(jiān)測4路電源的系統(tǒng) |
方案的折中考慮
從目前的系統(tǒng)及不斷涌現(xiàn)的需求看，利用模擬方法解決所有問題顯然不能滿足發(fā)展的需求。目前，很多用戶在考慮數(shù)字方案時，比較關心的一個問題是“閉環(huán)問題”。對于大多數(shù)工程師來說，數(shù)字電源意味著一個能夠進行數(shù)據(jù)通信、讀寫信息、更改設置、無需改變硬件進行升級的系統(tǒng)，在數(shù)字域完成這些操作無需閉環(huán)反饋。
對于選擇數(shù)字電源還是模擬電源這個問題，其原則應該是“合適就好”。如上所述，數(shù)字或模擬方案都不能保證所用功能的最優(yōu)化。每種方案都有其固有的優(yōu)點和缺點，正確的系統(tǒng)分析有助于為具體的應用提供最合理的解決方案。
|
|
|
表3：模擬與數(shù)字電路分析 |
上表中的脈寬調制電路(PWM)可能最好保留模擬架構，它主要由基準、誤差放大器、比較器和電壓斜波電路組成，有些方案還包括滯回電路。任何情況下，保留這些基本的模擬電路單元都是比較理想的選擇，它占用更小的硅片面積，也更便宜。PWM控制IC包括許多其它單元(電壓調節(jié)、MOSFET驅動、遠端檢測放大器、欠壓鎖存電路及過壓、過流保護電路)，但大部分電路不受PWM電路形式(模擬或數(shù)字)的影響。