模仿电源与数字电源的联系,一直是业界评论的热点话题。两种技能哪个更有远景?未来会不会出现“一边倒”的趋势?正好两位业界大佬先后莅临北京,且听听他们是怎样说的。
处理负载与功率时,还得看数字电源
Microchip公司16位单片机部分产品营销司理Tom Spohrer
Microchip公司16位单片机部分产品营销司理Tom Spohrer表明,在应对负载与功率的联系时,数字电源技能更胜一筹。如图1 CSCI功率要求图所示,要想到达最高等级的钛金规范,器材就必须要在负载水平50%的时分完结96%的功率。而更为困难的,则是在负载水平10%的时分,功率到达90%。此刻,传统模仿电源技能就十分难以完结,许多用户转而投向数字电源。
他罗列了当时客户运用的一些进步功率的做法,例如自习惯算法,包含切向、死区调理、可变开关频率、可变高电压等。但他以为这样做实际上对核算资源的要求会更高。当处理瞬态响应时,模仿电源更快,但有时功率不够高,而数字电源的优势在于当负载发生巨大变化,没有到达估计输出功率时,能够进行实时系数调整,以习惯全新的负载的状况。此外,假如运用猜测算法的话,数字电源无需选用操控环阻尼操控来进行脉宽调制,能够在最大值和最小值之间找到一个合理值,然后使得功率输出到达必定的方针。
工业开关电源的集成趋势
Intersil公司工业电源商场与运用总监Lokesh Duraiappah以为,数字操控器最重要的是PMBus遥测功用,经过该功用可监测每一个负载的温度、过电、过压功用,因而首要运用于对功率次序和电压余量有较高要求的场合。例如,现在核算、通讯、服务器等运用都在运用FPGA,它有多个电压轨,功率次序十分重要,这时数字操控器的灵活性要优于模仿操控器。但对工业运用而言,它们往往不需特别高的功率,电路也不是特别杂乱,关于PMBus遥测功用没有十分严厉的要求,反而是对占板空间、功率、处理负载点问题的需求很激烈,因而模仿操控器更为合适。
但他也一起指出,现在商场上关于消除中心级总线,直接把高压(比方40V、36V、42V)转化为低压(包含3.3V、5V或许1V)的呼声越来越高。此外,跟着FPGA、MCU、ASIC杂乱性的日益上升,电压轨数目增多,以及备用电池的运用增多等,也都正在成为工业通用型电源开展的新趋势。
图2展现了工业开关电源的集成趋势:绿色区域代表现有彻底集成式同步降压稳压器的技能,即一切的调制器、驱动器、功率MOSFET都集成在一个IC中;蓝色区域则代表功率MOSFET和调制器分立的产品计划。Lokesh Duraiappah说十年前,绿色区域面积要比蓝色区域小得多,但跟着LDMOS技能的开展,越来越多集成的处理计划被开宣布来。不过,寻求高输入电压和低电流的状况破例,只能挑选操控器+外部功率MOSFET的处理计划来完结。
数字电源,没有最好,只要更好
Microchip公司日前宣告推出含有14款新器材的dsPIC33EP“GS”系列数字信号操控器(DSC),可在开关频率更高的状况下施行更为杂乱的非线性猜测及自习惯操控算法,然后令电源规划完结更佳的能效和电源标准。此外,更高的开关频率使得规划人员能够以更低的本钱开宣布密度更高、体积更小的电源产品。比较上一代DSC产品,新式dsPIC33EP“GS”器材在运用于三极点三零点补偿器时其推迟可缩短一半时刻,并且在任何运用中均可节约多达80%的能耗。
其实这款新产品的功用之所以能够得到进步,有3个最为重要的原因:榜首、选用主频70MIPS的新内核以代替此前50MIPS内核;第二、在新内核中整合全新寄存器功用;第三、将ADC速度进步一倍。
“这个现场挑选的寄存器集简直能够完结瞬时的现场切换。”Tom Spohrer说,新系列中集成了3个作业寄存器,一个正常作业,别的两个作为备用。每个寄存器集分配特定的中止优先级,从一个中止服务程序(ISR)调用另一个中止服务程序时数据得以保存,减少了寄存器内容的保存和康复,使得补偿器速度进步约50%,也明显缩短了操控环的推迟。
5个12位ADC可供给16Msps的总吞吐量和300纳秒的ADC推迟, 提早中止最大程度减少了ISR开支。最多22个模仿ADC输入中,每个模仿输入都有专用成果寄存器并支撑差分输入;自主数字比较器将成果与阈值电压比较,并在发生过压、欠压和超出规模等状况时发生中止,不占用CPU资源,功用更高。在从ADC出发到PWM更新这一进程中,新器材将推迟时刻减少了约2倍。
GS系列器材还集成多种其它高档特性,比方关于高可用性或“永远在作业”体系特别有用的即时更新闪存功用;四个模仿比较器均配有12位DAC,用于精度要求更高的规划;两个片上可编程增益放大器可用于电流检测以及其他精细丈量等。Tom Spohrer特别提到了可用于更改作业电源固件(如自动补偿核算代码等),并一起坚持接连的调理的即时更新功用。该功用经过双闪存分区方法完结,现有代码在榜首个闪存分区运转,更新部分代码在第二闪存分区运转,两者之间可在300纳秒之内完结转化,使得整个电力供应进程在不受任何影响的前提下完结代码更迭。
工业电源那么多参数,我该怎样选?
在需求较低输出电压的高输入电压运用中,工程师一般依赖于会添加体系本钱的模块,或许是会添加处理计划尺度和杂乱性的二级DC/DC处理计划。但Intersil日前推出的首款免中心步降转化级的60V同步降压操控器ISL8117处理了这一困扰,为低输出电压/输入电压比(Vout/Vin)的运用供给了经济而牢靠的代替计划。
ISL8117的低占空比(导通时刻最小40纳秒)特性可支撑从48V到1V负载点的直接步降转化。经过运用带有自习惯斜坡补偿的谷值电流形式调制,ISL8117能够支撑宽规模输入电压和输出电压组合的安稳作业,且无需外部补偿。体系工程师还能运用ISL8117最高2MHz的可调频率来优化电源本钱、尺度和功率。
Intersil方面称,运用ISL8117,工程师能够规划只需10个元件(包含MOSFET和被迫元件)的完好DC/DC降压转化处理计划,并完结最高98%的转化功率和到达1.5%的输出电压精度。ISL8117的低引脚数量和易于布局的引脚结构还最大极限减少了堆叠迹线的数量,进一步改进了电源功用。
工程师在进行工业电源规划时,该怎么挑选操控器?他该最早重视哪些功用或参数?Lokesh Duraiappah对此回应称,许多参数都是值得考虑的,比方输入电压规模、输出电压规模等。从操控器视点来讲,一个重要的要素是能够支撑的最小接通时刻,由于只要在最小接通时刻十分低的状况下,才有或许完结大幅度调整;其次能够重视栅极驱动,即它能驱动的功率MOSFET的最大是多少;第三则要看易用性,在默认设置上看查找频率、软启动还有引脚数量是否满足;第四大要素是开关频率,在具有很高的开关频率的状况下,对电流波、功率、电感尺度的挑选地步就十分大。当然,参阅规划的运用也十分要害,究竟谁都不愿意从头再去对一个芯片做研讨和探究。
但不管技能怎么改进,关于电源产品来讲,功率仍是重中之重。Lokesh Duraiappah表明,经过改进产品架构下降静态电流将是未来的方向之一。针对FET技能和集成式操控器,会进一步出资技能来下降RDS,并不断进步操控器的制作工艺,然后到达下降占板空间、进步功率的意图。