几十年来，电源转化器拓扑结构一向以模仿技能为根底。尽管大多数转化器选用开关技能和脉宽调制(PWM)，但出于功率半导体器材在处理层面上的兼容，以及本钱效益的考虑，电路构成首要为模仿。不过，这种状况正在改动。在显着进步数据中心和电信体系功率的过程中，模仿技能及其电路暴露出本身的缺陷。
数字电源办理和操控供给实时智能，便于体系开发人员构建电源体系主动习惯运转环境的改变，并优化每种特定运用场合的功率。智能数字电源IC能够主动补偿负载和体系温度的改变，运用自习惯死区时刻操控、动态电压调理、频移、相数下降和电流不接连方式的切换来完成节能。
数字电源给人形成费用高的感觉一向是其被快速承受的一个妨碍，不过，最新推出的器材正在敏捷消除模仿与数字操控之间的价格差异，例如Intersil的ZL8800。数字电源功率和本钱现在相当于，乃至优于模仿电源转化处理方案，一起具有更先进的功用。
最重要的是，脉宽调制(PWM)、环路操控和反响选用数字化办法。模仿信号选用模数转化器(ADC)转化为数字信号，信号经过数字转化之后，微操控器、数字信号处理器或核算状态机能够操控数字脉宽调制和反响回路。这关于坚持安稳性具有重要优势，不存在模仿操控经常出现的呼应速度下降问题。
尽管数字操控具有许多长处，但很多厂商并没有充分运用这种技能所具有的优势，许多状况下，仅仅中心模仿PWM技能选用数字方式。数字操控得以构建愈加灵敏的操控环路，运用多频操控调整每种算法，处理不同速度条件下发生的事情。
传统数字PWM操控器运用均匀采样。操控器收集输出电压差错样本，依据采样成果核算下一开关周期所需的占空比。均匀采样操控器的不足之处是，从差错采样到PWM操控器切换电源电路存在时延或群延。群延形成相位滞后，这种滞后随频率添加，并约束最大闭环带宽。
多频操控能够供给安稳电源，而且简直能够立即对电压的忽然改变做出反响，即在一个PWM开关周期内做出相应呼应。这种转化架构完成这一才能的仅有办法是运用变频开关技能，在电压敏捷改变时选用更高的频率采样和操控。但这种办法对许多体系并不适用。现代电信设备以及其他严格要求电磁兼容性的运用需求在固定频率下作业，以坚持严格操控的噪声频谱。
另一种办法是选用与差错电压差错呈线性关系的份额增益。选用份额增益的固定频率操控能够完成单周期反响，但快速呼应环路增益会导致不稳。
Intersil开发的、用于ZL8800双通道/双相DC/DC操控器的电荷方式(ChargeMode)技能选用均匀和多频采样混合办法，在一个开关周期内对差错进行屡次采样并核算调制信号。这种技能大大下降了群延，因而支撑非常高的作业带宽。因为缩短了群延，显着下降了相位滞后。ZL8800还选用双沿调制器，在总群延方面优于与其竞赛的‘前沿’调制器。
图1显现ZL8800双采样技能。选用其间任一采样率时，总推迟(tdelay)等于ADC转化推迟和核算推迟之和(包含通道/滤波推迟)。如图1所示，选用更高频率NxFsw时钟时，ZL8800的tdelay显着低于传统均匀采样PWM调制器。
结合高频采样差错信号，ChargeMode操控器以新颖的战略消除只选用高环路增益而发生的不安稳。这种战略将改变的影响定位在一个或几个作业周期。假如占空比改变的影响延伸到下几个周期，就会发生不安稳。数字操控可确保在一个开关周期中完成占空比的改变来调整忽然发生的电压违背，而不影响下一个或下几个周期。这种技能称为“单周期呼应”(ASCR)数字补偿。
图1 – ZL8800数字PWM调制补偿器框图如图2所示，其结构在许多方面相似惯例PWM操控战略中运用的传统数字份额-积分-微分 (PID)操控器，但具有显着不同。图中显现补偿器怎么集成多频采样技能。补偿器有两个并行通道，用来处理量化的差错电压。其间一个称为“快速通道”，以高于“慢速通道”的频率采样差错电压。选用这种新式补偿器结构，占空比指令被反响，以确认快速通道的影响，并在后边的周期中消除快速通道的影响。
图2 – ASCR数字补偿器
ZL8800补偿器结构减小即时差错采样以及占空比呼应的推迟。这样能够进步高频段的相位，然后确保安稳性并支撑高带宽规划，如图3所示。
选用多频采样和操控电路，ASCR补偿器能够完成安稳的操控环路，只需依据带宽规范进行调整。在很宽规模输出滤波器装备规模内，仅需调整ASCR增益即可到达所需闭环作业带宽。为进步功用，用户能够操控第二个参数：余量。这是一个衰减系数，首要用于设置环路的呼应速率。
图3 – 高频段相位进步
传统多频采样技能的潜在缺陷是，反响环路中会因差错过采样发生开关频率谐波。ZL8800在快速通道中选用低推迟纹波滤波器处理这一问题–全面滤除一切重复纹波重量。剩余的悉数为波形中的非周期性重量，包含延时很短或无延时的瞬态阶跃，成果是20dB以上纹波按捺以及没有显着延时然后有助于进步增益和带宽。
PWM操控仅仅全体处理方案的一部分。因为数字操控器选用高度集成的混合信号芯片技能工艺，因而能够集成电源办理和电源转化。
最新一代基站、路由器及其他数据通讯根底设施中的先进电源体系，在规划上选用串行电源办理总线(PMBus)传输数字信令。PMBus已成为电源转化体系选用数字通讯总线通讯的规范协议。选用PMBus和根据PMBus的器材进行电源转化，具有传统模仿电源体系不具备的灵敏性和操控才能。即便添加电源，选用PMBus也非常简洁。支撑新电轨的数字电源IC含有自己的SMBus地址，能够添加到体系中，不用因为添加电压轨从头编程，或添加额定的独立电源办理IC。在PMBus支撑下，新电轨可主动集成到规范监控、时序操控、余量微谐和毛病检测机制中。
数字操控才能能够更进一步进步。例如，Intersil单线数字直流(DDC)串行总线能够在电源IC之间彼此通讯，支撑杂乱的分布式功用，如IC间相位-电流平衡、时序操控和毛病分散等，消除了一般需求很多外置分立器材所构成的杂乱电源办理功用。
软件的运用使得乃至能够在PCB拼装之后进行器材编程，极大当地便了原型规划以及半定制子体系的体系调试。尽管一些先进电源体系在运用数字电源办理器材功用的时分，或许需求用户把握设置指令和功用的丰厚编程和编码经历，但Intersil为根据ChargeMode技能的器材编写的PowerNavigator软件，经过USB接口简化了对多个DDC器材的装备和监控。这个东西运用简略的图形用户界面调整数字电源规划的各种特性和功用。经过简略的拖放界面，用户能够轻松树立完好的电源办理环境，不用编写一行代码。
因而，经过结合愈加先进的数字处理、通讯和软件操控，数字电源能够供给愈加高效的电源而且缩短规划周期。
