數(shù)字電源設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的若干技術(shù)問(wèn)題也一直是業(yè)內(nèi)工程師和專(zhuān)家們討論的話題。本文以下將從幾方面來(lái)討論：

一、什么是數(shù)字電源，跟模擬電源最本質(zhì)的區(qū)別?

所謂數(shù)字化電源的本質(zhì)在于電源對(duì)輸出電流/電壓的PWM調(diào)節(jié)是由數(shù)字芯片按照一定的數(shù)字控制方式和算法產(chǎn)生，這是數(shù)字電源的最本質(zhì)特征。那些擴(kuò)充了8位、16位單片機(jī)來(lái)提供數(shù)字輸入輸出操作界面、遠(yuǎn)程通訊接口但是電源的PWM調(diào)節(jié)還是依賴(lài)模擬電源調(diào)制芯片的電源，只能說(shuō)它們長(zhǎng)了個(gè)數(shù)字電源的臉，但是沒(méi)有數(shù)字電源的芯。

二、數(shù)字電源實(shí)現(xiàn)的技術(shù)瓶頸問(wèn)題有哪些?

目前數(shù)字電源依然存在高速/高精度的ADC技術(shù)問(wèn)題(數(shù)字電源反饋輸入);高速/高精度的電源PID調(diào)節(jié)或者其他算法的PWM調(diào)節(jié);高速/高精度的PWM輸出問(wèn)題(數(shù)字電源DAC輸出)。

很多的32位DSP/ARM片內(nèi)的高速10位、12位ADC，作為高速ADC采集可用于高頻開(kāi)關(guān)電源，但是其信號(hào)輸入范圍一般是0~3.0/3.3V，工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)通常的模擬輸入范圍正負(fù)10V卻沒(méi)有任何一款DSP或者ARM片內(nèi)ADC能解決，只能在外端加入信號(hào)調(diào)理電路。ADI等少數(shù)幾家著名的模擬器件廠商的產(chǎn)品目錄中雖然有完全符合高速、高精度(16bit~18bit)、輸入信號(hào)范圍正負(fù)5V到正負(fù)10V的ADC產(chǎn)品，但是在中國(guó)大陸卻極少見(jiàn)到成功的產(chǎn)品應(yīng)用紀(jì)錄，這其中的問(wèn)題恐怕只有正在調(diào)試這些器件的工程師們心里面清楚。

高精度的電源PID調(diào)節(jié)或者其他算法的PWM調(diào)節(jié)在目前流行的32位DSP或者ARM處理器看來(lái)并不是個(gè)問(wèn)題，但是如果要加上高速兩個(gè)字，很多軟件工程師恐怕就要皺眉頭了。以TI運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域的當(dāng)家花旦TMS320F2812為例，如果電源設(shè)備的開(kāi)關(guān)頻率達(dá)到300KHz，在150MHz的系統(tǒng)頻率下，留給軟件工程師的任務(wù)是在500個(gè)DSP指令周期內(nèi)完成ADC輸入數(shù)據(jù)處理、電源PID函數(shù)調(diào)節(jié)等實(shí)時(shí)性要求最為苛刻的任務(wù)。如果要想避開(kāi)電力電子器件在周期開(kāi)通/關(guān)斷時(shí)造成的諧波，ADC在器件開(kāi)通的中間時(shí)刻采樣，那么計(jì)數(shù)器采用UP-DOWN方式計(jì)數(shù)在計(jì)數(shù)周期值處同步觸發(fā)ADC采樣，這個(gè)時(shí)候軟件工程師的可利用DSP指令周期就只剩下可憐的250個(gè)了，電源PWM調(diào)節(jié)任務(wù)相當(dāng)艱巨！

如果說(shuō)ADC問(wèn)題可以外擴(kuò)高速、高精度器件解決，電源PWM調(diào)節(jié)可以選用更高速度的DSP/ARM/FPGA來(lái)完成，那么最后一個(gè)高速/高精度的PWM輸出問(wèn)題，也就是高速數(shù)字PWM的分辨率問(wèn)題，就只能靠提供DSP/ARM/FPGA的國(guó)際大廠商解決了。其實(shí)數(shù)字PWM的分辨率在開(kāi)關(guān)電源的中低頻范圍內(nèi)不成問(wèn)題(這也是TI的C28XDSP能在電機(jī)驅(qū)動(dòng)、變頻器等領(lǐng)域大行其道的一個(gè)重要原因)；但是到了高頻開(kāi)關(guān)電源，或者高精度電源領(lǐng)域，這個(gè)問(wèn)題馬上就變得很突出了。為什么高頻、高精度數(shù)字開(kāi)關(guān)電源國(guó)內(nèi)依然是一片空白，大家用數(shù)字PWM分辨率的計(jì)算公式算一算會(huì)很清楚。