[數(shù)字電源系列文章]數(shù)字電源中的模擬技術(shù)比想象的要多

還記得近場(chǎng)和遠(yuǎn)場(chǎng)嗎？在大會(huì)上的一個(gè)演示中我們看到了一款老式的偶極天線，演示人員教授我們?cè)鯓釉O(shè)計(jì)接地平面系統(tǒng)以制作出色的偶極天線。有一項(xiàng)演示完全阻斷了小型手持式晶體管收音機(jī)上的某個(gè)無線電臺(tái)，因?yàn)殡娫淳€是一根天線。

確實(shí)是數(shù)字的！

世界從本質(zhì)上說是模擬的，而且這一“陳詞濫調(diào)”并未過時(shí)，我從中獲得了極大的安慰。但是很顯然，當(dāng)我為一個(gè)Cortex M4插板控制器編寫C代碼時(shí)，問題域和解決方案的構(gòu)思是數(shù)字的。只要旁路電容器保持其完整性、電源參數(shù)處于容差范圍之內(nèi)、而且溫度穩(wěn)定，那么它對(duì)我來說將保持?jǐn)?shù)字屬性。世界的“數(shù)字視野”其實(shí)只是模擬的一種特殊的“約束場(chǎng)合”，而且就目前而言更是這樣了。在DesignCon大會(huì)上宣傳Planet Analog之舉一點(diǎn)也不讓人感到意外。

在我自己所從事的領(lǐng)域，我也發(fā)現(xiàn)了相似的困境。這個(gè)問題的表現(xiàn)形式為“數(shù)字電源”一詞。“電源能否真正成為數(shù)字式的呢？或者，它只是本質(zhì)為模擬之世界的另一種場(chǎng)合？”也許，“數(shù)字電源”僅僅是“蹩腳的虛構(gòu)”。

在過去的好日子里，電源轉(zhuǎn)換要么是一個(gè)圍繞傳輸晶體管的模擬反饋環(huán)路(LDO)，要么是一個(gè)圍繞開關(guān)器件和濾波器的模擬反饋環(huán)路(降壓型轉(zhuǎn)換器)。接著，有人產(chǎn)生了奇思妙想，利用DAC來控制一個(gè)開關(guān)轉(zhuǎn)換器基準(zhǔn)點(diǎn)；使用ADC來測(cè)量輸出電壓和電流；加入一些用于故障的比較器；以及增設(shè)一根串行通信總線。

后來，又有一些熱衷于“數(shù)字信號(hào)處理”(DSP)的激進(jìn)人士提出：為什么不能一個(gè)數(shù)學(xué)處理器來取代反饋補(bǔ)償電路呢？這種思路造成的結(jié)果是：市場(chǎng)上充斥著具有不同模擬與數(shù)字特性組合的產(chǎn)品。雖然我們將其通通稱為“數(shù)字電源”，但它究竟意味著什么，我們?cè)谡f的時(shí)候并不清楚。

問題是，當(dāng)我們使用“數(shù)字電源”一詞時(shí)，對(duì)于其所指始終莫衷一是。對(duì)于有些人來說它指的是“PMBus”，而對(duì)另外一些人而言則為“數(shù)字補(bǔ)償”。VRM人士或許認(rèn)為它是兩線式自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)總線(AVS)。糟糕的是，“數(shù)字電源”甚至有可能被贊美為“賦予人類的力量”。數(shù)字技術(shù)將統(tǒng)治世界！不要模擬技術(shù)！

主要的混淆點(diǎn)是：“數(shù)字電源”指的是采用模擬補(bǔ)償和PMBus的開關(guān)電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，還是采用數(shù)字補(bǔ)償和PMBus開關(guān)電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)呢？而滿載DAC、ADC和伺服電路的管理芯片又是什么樣的情況呢？一旦我說我有一款“數(shù)字電源”器件，視以上哪一種解釋生效，在腦海中會(huì)出現(xiàn)大量不同的圖像，我需要花費(fèi)非常多的時(shí)間去解釋我的確切意思，以至于我覺得還不如從來沒有說過“數(shù)字電源”。

諸如LTC3880等產(chǎn)品會(huì)使情況變得更糟，此類器件具有兩個(gè)環(huán)路，一個(gè)環(huán)路采用的是內(nèi)部模擬控制環(huán)路/補(bǔ)償器，而另一個(gè)則使用了外部數(shù)字伺服環(huán)路!不過總而言之，重要的是帶寬、相位裕度、輸出阻抗、0.5%的準(zhǔn)確度以及器件運(yùn)作具有線性、可預(yù)知和穩(wěn)健之特性。數(shù)字技術(shù)的運(yùn)用只是一種手段，而不是終點(diǎn)。

在凌力爾特，我們?cè)欢仍O(shè)法解決這一問題，而我們最終的意見是：以產(chǎn)品的功能來描述可能更好。例如：“PMBus管理器”和“PMBus控制器”。管理器是環(huán)繞在任何電源周圍的器件，并負(fù)責(zé)提供排序、裕度調(diào)節(jié)、監(jiān)控、遙測(cè)和故障管理功能，LTC2978即為一例。

控制器則是用于把輸入電壓降至一個(gè)較低輸出電壓的器件，LTC3880便是一例。諸如電壓模式或電流模式以及通道/相位的數(shù)目等其他屬性則應(yīng)看作是產(chǎn)品的性能或特性?？刂骗h(huán)路將根據(jù)所使用的控制方法而被描述為模擬或數(shù)字/伺服。

因此，假如您發(fā)現(xiàn)我們回避使用“數(shù)字電源”這一術(shù)語，而代之以“電源系統(tǒng)管理”、“降壓型轉(zhuǎn)換器”或“電源管理器”等專有名詞，那只是我們?cè)谠噲D避免產(chǎn)生混淆。此外我們還知道：世界實(shí)際上是模擬的，而數(shù)字僅僅是一種“方便的虛構(gòu)”。