[數字電源系列文章]數字電源中的模擬技術比想象的要多

還記得近場和遠場嗎？在大會上的一個演示中我們看到了一款老式的偶極天線，演示人員教授我們怎樣設計接地平面系統(tǒng)以制作出色的偶極天線。有一項演示完全阻斷了小型手持式晶體管收音機上的某個無線電臺，因為電源線是一根天線。

確實是數字的！

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

在我自己所從事的領域，我也發(fā)現(xiàn)了相似的困境。這個問題的表現(xiàn)形式為“數字電源”一詞?！半娫茨芊裾嬲蔀閿底质降哪兀炕蛘?，它只是本質為模擬之世界的另一種場合？”也許，“數字電源”僅僅是“蹩腳的虛構”。

在過去的好日子里，電源轉換要么是一個圍繞傳輸晶體管的模擬反饋環(huán)路(LDO)，要么是一個圍繞開關器件和濾波器的模擬反饋環(huán)路(降壓型轉換器)。接著，有人產生了奇思妙想，利用DAC來控制一個開關轉換器基準點；使用ADC來測量輸出電壓和電流；加入一些用于故障的比較器；以及增設一根串行通信總線。

后來，又有一些熱衷于“數字信號處理”(DSP)的激進人士提出：為什么不能一個數學處理器來取代反饋補償電路呢？這種思路造成的結果是：市場上充斥著具有不同模擬與數字特性組合的產品。雖然我們將其通通稱為“數字電源”，但它究竟意味著什么，我們在說的時候并不清楚。

問題是，當我們使用“數字電源”一詞時，對于其所指始終莫衷一是。對于有些人來說它指的是“PMBus”，而對另外一些人而言則為“數字補償”。VRM人士或許認為它是兩線式自動電壓調節(jié)總線(AVS)。糟糕的是，“數字電源”甚至有可能被贊美為“賦予人類的力量”。數字技術將統(tǒng)治世界！不要模擬技術！

主要的混淆點是：“數字電源”指的是采用模擬補償和PMBus的開關電源轉換系統(tǒng)，還是采用數字補償和PMBus開關電源轉換系統(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“數字電源”器件，視以上哪一種解釋生效，在腦海中會出現(xiàn)大量不同的圖像，我需要花費非常多的時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“數字電源”。

諸如LTC3880等產品會使情況變得更糟，此類器件具有兩個環(huán)路，一個環(huán)路采用的是內部模擬控制環(huán)路/補償器，而另一個則使用了外部數字伺服環(huán)路!不過總而言之，重要的是帶寬、相位裕度、輸出阻抗、0.5%的準確度以及器件運作具有線性、可預知和穩(wěn)健之特性。數字技術的運用只是一種手段，而不是終點。

在凌力爾特，我們曾一度設法解決這一問題，而我們最終的意見是：以產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，并負責提供排序、裕度調節(jié)、監(jiān)控、遙測和故障管理功能，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/相位的數目等其他屬性則應看作是產品的性能或特性?？刂骗h(huán)路將根據所使用的控制方法而被描述為模擬或數字/伺服。

因此，假如您發(fā)現(xiàn)我們回避使用“數字電源”這一術語，而代之以“電源系統(tǒng)管理”、“降壓型轉換器”或“電源管理器”等專有名詞，那只是我們在試圖避免產生混淆。此外我們還知道：世界實際上是模擬的，而數字僅僅是一種“方便的虛構”。