摘要
具有数字操控的电源在设备和体系等级上有许多长处。电源功用能够在装置和运转中动态优化运用，更广泛的体系操控和监测电源特性以完成高效集成。“互联”制造业，如工业4.0或“第四次工业革命”，特别获益于物联网（IoT）。
本文解说了电源中的数字操控是什么，以及独立和衔接运用程序中供给的长处。
布景
电源中的数字操控或许意味着不同的工作，从简略的状况/警报数字信号和传统模仿操控器的开/关操控，经过简略的微操控器添加更杂乱的功用，一直到用数字信号处理器（DSP）彻底完成反应回路补偿。最新技术答应在开发和调试期间灵敏装备电源的特性和功用，并在终究运用程序中动态装备。
具有简略数字接口的模仿电源
DSP操控的数字电源
虽然数字信号处理器芯片比专用模仿操控器的本钱更高，但价格在下降，功用也在进步，因而其长处越来越有目共睹。这特别适用于具有更高价值产品的更高功率，在这种状况下，体系功用改进更为显着，而组件本钱则不是问题所在。
在电源规划中，数字信号处理器（DSP）的确需求在频域中了解操控回路的稳定性，以及如安在时域中以有用的代码完成操控回路，但这些技术现已被了解，干流电源制造商正在承受这项技术。虽然需求在开发、验证和记载固件以完成牢靠和强健的解决计划的技术和时刻上进行出资，但代码是可重用的，而且能够规划通用硬件渠道，以便为多个运用程序快速装备软件-这在生产中是一个真实的长处，能够将问世时刻和单价本钱经济传递给运用人员。
数字信号处理的特色和长处
电源操控和监控的全数字完成的首要长处是灵敏性和针对不同运用调整功用和特性的才能，这需求对传统模仿操控器进行硬件更改。数字操控回路还具有对环境改变和组件值随耐受性和年纪改变免疫的长处。这样能够更精确地界说功用。DSP芯片还能够呼应体系功用变量，例如检测负载特性和优化操控回路以取得最佳负载瞬态呼应或动态下降输出电压以削减待机形式下的负载功耗。
输出电压的调整能够扩展到更广泛的规模，乃至0-105/110%的更一般的运用或当终究的最佳体系电压底子不知道。电流约束同样是可调的，不只在“膝”值，而且在过载或短路，或许是“恒定电流”闭锁或“打嗝”形式下的特性。这在现代高效谐振拓扑中是很重要的，在这种拓扑中，用传统的模仿操控器来完成所需的多重开关和环路补偿计划是不实际的杂乱。
在数字电源中，除了操控反应回路外，还能够很简略地包含许多其他可编程功用，这些功用具有体系长处，这将导致模仿完成中的硬件更改。例如，多个电源的发动/封闭斜坡速率和次序可经过不同的计划设置，如“比率”或一起；启用输入和信号输出的极性可随意切换。毛病和状况可被监测和信号，如输入欠压、输出欠压/过压、输出过流和过温。如有必要，能够动态调整一切阈值。例如，假如输出电压“动态”调整得更高，过电压检测阈值也能够调整得更高。
对正告的呼应也能够在宣布信号之前用可变推迟进行编程，而且所产生的动作也能够改变，或许仅仅记载产生或关机的状况，并在指定的时刻距离内进行指定次数的从头测验，或许关于更严峻的事情（例如继续输出过电压）当即封闭。DSP芯片中的非易失性存储器不只可用于操控算法和作为呼应特性的查找表，还可用于记载其他信息，例如模型和构建规范、序列号、运转时刻以及温度记载和毛病/正告的事情日志。
最新的具有DSP功用的微操控器答应这种程度的功用，因为它们满足快，能够在每个开关周期采样输出电压，在几百纳秒内履行A-D转化，履行反应操控算法，而且依然有满足的带宽用于低速操控和发信。为了灵敏性和向后兼容性，内置的A-D转化器还能够供给模仿操控输入，如0-5V或0-10V电压设置。独自的操控和信号一般也能够经过衔接器引脚和通讯总线取得，这些总线能够从外部进行体系操控，也能够从内部衔接到电源服务工程师运用。
操控回路和备用带宽的简化示例
世界各地的数字电源
具有数字操控和信号发送功用的电源在“智能工厂”运用中完成了自己的功用，在“智能工厂”中，工艺硬件以物联网装备互连，以最大极限地进步生产才能和运转功率。边际智能、中心监控和全体操控的结合，不只能够实时调整参数以进步进程功率，还能够记载数据以聚合显现历史上的毛病和瞬态事情。这反过来又能够猜测未来的功用，并规划预防性保护计划以取得最大的发动时刻。电源供给负荷的陈述也可作为动力运用状况和时刻的指示，供给有价值的信息，可用于负荷均衡和本钱节约。数字操控电源也可用于替代主动化测验中专用的实验室可编程电源，以进一步节约本钱，或用于电源设备老化，在这种状况下，电源电压的主动“裕度”很简略编程。
虽然运用PMBusTM指令与DSP芯片的典型通讯接口是I2C，但数字电源一般也能够包含RS232/RS485和更适合工业环境的DeviceNet/EtherCat接口。
电源供给商一般会供给硬件和图形用户界面（GUI），以便轻松设置电源并监控其功用。下面是一个典型的比如。
XP的HPT系列数字电源的图形用户界面（GUI）
独立运用程序
在不需求外部通讯和动态调整功用的状况下，电源的数字操控依然有利于运用。一般，电源供给商能够供给一个解决计划，从规范渠道进行数字装备，不然就必须是一个定制产品，有用节约用户时刻和广泛的资历认证和安全认证本钱。假如终端运用程序的确产生了改变，例如因为产品升级，则能够经过通讯接口运用简略的固件改变来从头装备电源，然后再次节约可观的本钱并延伸电源的运用寿数。
综上所述，虽然模仿操控仍将在简略和低功耗运用中占有一席之地，但数字操控电源，特别是在高功率状况下，能够完成许多长处，包含添加功用性和灵敏性，以及经过在更大的集成体系中下降能耗和延伸产品寿数然后节约潜在本钱。
