数位电源技术的架构与应用
第1章 数字电源技术及其应用概述
数字电源具有高性能和高可靠性的特点，其设计非常 灵活。随著IC厂商不断推出新型号、性能更好的数字电源 IC产品以及用户对数字电源认识的深入，数字电源的应用 将会得到普及。
数字电源技术及其应用涉及：
①电源控制技术； ②电源接口技术。
人民邮电出版社
第1章 数字电源技术及其应用导论
3
数字电源技术及其应用
数字电源技术及其应用
Boost变换器
L VD
n
VT
C
f
Uo
BOOST是一种升压型DC－DC变换电路，输出电压 大于输入电压，VT的占空比Dy必须小于1，输入电 流连续。输出电压Uo= Uin /(1－Dy)。
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第1章 数字电源技术及其应用导论
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数字电源技术及其应用
假设条件： 1、所有元器件为理想器件 2、储能元件电感充放电过程电流连续 3、电感充放电电流相等 根据能量守恒原理 电感充电周期能量=电感放电周期能量，即： 电感充电电压*充电电流*充电时间=电感放电电压*放 电电流*放电时间 由假设条件3，得： 电感充电电压*充电时间=电感放电电压*放电时间 这就是伏秒平衡方程
数字电源技术及其应用
数字电源技术及其应用
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第1章 数字电源技术及其应用导论
1
数字电源技术及其应用
本课程主要内容
第1章 第2章 第3章 第4章 第5章
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概述 数字电源管理总线技术 电源的数字化控制 数字化处理技术 数字电源系统设计
第1章 数字电源技术及其应用导论
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数字电源技术及其应用
人民邮电出版社
第1章 数字电源技术及其应用导论
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数字电源技术及其应用
数据中心供电架构
数据中心供电架构随着数字化时代的到来，数据中心的重要性不断增加。
各种手段被采用来降低成本、提高效率和可靠性。
而数据中心供电系统，作为数据中心可用性的关键因素之一，近年来得到了越来越多的关注。
数据中心供电架构，尤其是高可靠架构，已成为数据中心设计的重要组成部分。
一般来讲，数据中心的供电架构必须是高度可靠的，并有足够的电源备件。
数据中心的不合时宜断电可能导致数据丢失和损坏，甚至造成设备损毁。
因此，一个好的供电架构必须能保证数据中心的容错率和可用性。
现在，我们来了解一下一些广泛使用的数据中心供电架构方案。
单路供电单路供电是最基础的数据中心供电架构。
所有设备只有一个电源输入，没有任何双路冗余或其他冗余架构。
这种供电架构在小型数据中心或分支机构中被广泛使用，因为它的成本低，维修容易。
但由于它对电源的单一性，仍有一定的单点故障风险。
双路供电双路供电与单路供电差不多，但每个设备都有两个电源输入，他们分别有单独的电源线路。
系统中的每个设备都至少有一条在备用电源中的电源线路。
常常在小型机房、机柜中使用，使得一个系统故障时，备用电源可以被应急启动，保持发射站、报警控制等设备的高可靠性。
因为双路供电使得数据中心的面积和耗电量增大，所以成本比单路供电高。
但双路供电可以保证高可靠性，并共享所有备件。
这种供电架构也被称为双插头供电，因为每个设备有两个插头。
N+1供电N+1供电架构保证了冗余力度。
这种架构在小型数据中心和分支机构通常会选择，因为它是一种简单、低成本的架构，可以轻松地虚拟化服务器。
该架构是指每个设备都有一个额外的备用电源，而当任何一个电源失败时，备用电源将被接管。
此外，N+1架构可以实现电源热备插拔。
N+1供电价格稍高，但它能够保证更高的可靠性和可管理性。
2N供电2N是一种完备的冗余供电架构，在全局数据中心、企事业单位、金融机构等大型数据中心上被广泛使用。
2N供电的所有设备都有两个独立的电源，使用两个不同的电源回路进行封装。
microchip数字电源方案
microchip数字电源方案微型芯片数字电源方案近年来，人们对于节能和环保的需求日益增长，传统的电源方案已经无法满足日益复杂多变的电子产品需求。
而在这个背景下，微型芯片数字电源方案的出现给了人们无限的想象空间和技术可能性。
一、背景介绍随着科技的进步，电子产品的功能越来越强大、细致，对电源的要求也提高了很多。
传统的线性电源方案存在一些缺陷，比如低效率、占用空间较大、散热问题等。
而微型芯片数字电源方案的出现，提供了一种创新的解决方案。
二、数字电源的优势数字电源采用了数字控制算法，相比传统的线性电源方案，具有如下优势：1. 高效率：微型芯片数字电源方案能够利用数字控制算法精确调节电压和电流，减少能量的损耗，提高电源的转换效率。
相比传统方案，数字电源的能耗更低，对于电池寿命更加有利。
2. 小尺寸：微型芯片数字电源方案采用了集成化的设计，整合了多个电源模块，使得整个系统的尺寸更小，更加适合用于微型设备和便携式设备。
3. 精确控制：数字控制算法使得微型芯片数字电源方案能够实现更加精确的电压和电流控制，通过软件的方式调整电源输出，确保电子设备的正常工作和稳定性。
4. 自适应性：微型芯片数字电源方案能够根据电子设备的负荷变化进行自动调整，适应不同工作状态的需求，从而减少了能耗浪费。
5. 可靠性：微型芯片数字电源方案使用数字控制，能够提高电源的稳定性和可靠性。
同时，数字电源采用了多重保护机制，包括过压、过流、过热等保护功能，确保电子设备的安全使用。
三、应用领域微型芯片数字电源方案在很多领域都有广泛的应用，以下是其中几个典型的应用领域：1. 智能穿戴设备：随着智能穿戴设备的普及，对电源的要求也越来越高。
微型芯片数字电源方案可以提供稳定可靠的电源供应，适应不同功能和负荷情况，从而延长智能穿戴设备的使用时间和寿命。
2. 无人机和机器人：无人机和机器人的电源需求也十分重要。
微型芯片数字电源方案可以提供高效稳定的电源供应，确保无人机和机器人的正常工作，并在紧急情况下提供电源备份。
数字电源与模拟电源工作原理
数字电源与模拟电源工作原理一、引言数字电源和模拟电源是电子设备中常见的两种电源类型。
它们在电子设备中起着不同的作用，也有着不同的工作原理。
本文将分别介绍数字电源和模拟电源的工作原理，并对它们的特点和应用进行简要说明。
二、数字电源的工作原理数字电源是一种由数字技术控制的电源，其工作原理主要包括数字控制模块、调整电路和输出电路。
1. 数字控制模块数字电源的核心部分是数字控制模块，它通常由微处理器或FPGA 芯片组成。
数字控制模块负责接收用户输入的控制信号，并根据这些信号来控制电源的工作状态。
用户可以通过数字控制模块设置电源的输出电压、电流等参数，并实现电源的开关、调节和保护功能。
2. 调整电路数字电源的调整电路主要负责根据数字控制模块的指令，对电源的输出电压、电流进行调整。
调整电路通常由参考电压源、比较器和反馈电路组成。
参考电压源提供一个稳定的参考电压，比较器将参考电压与反馈电压进行比较，并根据比较结果调整输出电压。
反馈电路用于采集电源输出端的电压信息，并将其与参考电压进行比较。
3. 输出电路数字电源的输出电路主要由功率放大器和输出滤波器组成。
功率放大器将调整电路输出的电压放大到所需的电压范围，并提供足够的电流供应给负载。
输出滤波器主要用于滤除输出电压中的高频干扰和纹波，以保证电源的输出质量。
数字电源具有调节范围广、精度高、响应快、稳定性好等优点，广泛应用于通信、计算机、工业自动化等领域。
三、模拟电源的工作原理模拟电源是一种基于模拟技术的电源，其工作原理主要包括变压器、整流电路和滤波电路。
1. 变压器模拟电源通常采用变压器将输入电压变换为所需的电压等级。
变压器是一种电磁装置，通过磁场的感应作用来实现电压的变换。
它由一对绕组组成，通过改变绕组的匝数比来实现输入电压和输出电压之间的变换。
2. 整流电路模拟电源的整流电路主要用于将交流输入电压转换为直流输出电压。
整流电路通常由整流器和滤波器组成。
整流器将交流电压转换为脉冲状的直流电压，滤波器则用于将脉冲电压中的纹波滤除，使输出电压更加稳定。
数字电源控制技术的基本原理与应用
数字电源控制技术的基本原理与应用随着科技的不断发展，数字电源控制技术在电子设备领域的应用越来越广泛。
本文将介绍数字电源控制技术的基本原理和其在各个领域的应用。
数字电源控制技术是指利用数字信号处理器（DSP）和微处理器等数字电路来控制电源的工作状态和输出电压，以达到精确调节和稳定输出的目的。
相比传统的模拟电源控制技术，数字电源控制技术具有更高的精度、更强的稳定性和更灵活的可调节性。
数字电源控制技术的基本原理是通过对电源控制器进行数字化设计，使用先进的算法和控制策略来实现对电源输出的监测和调节。
这包括对输入电压、输出电流、温度等参数的采集和分析，并根据需要进行相应的调整。
数字电源控制器通常包括一个ADC（模数转换器）用于采集输入信号，一个DSP或微处理器用于运算和控制，以及一个DAC（数模转换器）用于输出控制信号。
数字电源控制技术的应用非常广泛，下面将介绍几个典型的应用领域。
首先是通信领域。
在手机、无线路由器等通信设备中，数字电源控制技术可以实现对电源输出电压的快速调节和精确控制，以保证设备的稳定运行和高效工作。
此外，数字电源控制技术还可以实现对幅值和频率的调节，以适应不同的通信标准和信号要求。
第二是工业自动化。
在工业控制系统中，数字电源控制技术可以实现对各种电动机和传感器的精确控制，以提高生产效率和质量。
通过数字电源控制技术，可以实现对电机转速、力矩等参数的精确控制，并加入了自适应和故障检测等功能，提高了工业自动化系统的可靠性和智能化水平。
第三是新能源领域。
随着太阳能和风能等新能源的广泛应用，数字电源控制技术在新能源发电系统中的作用越来越重要。
通过数字电源控制技术，可以实现对电流和电压的精确控制，以最大程度地提取能源和提高系统效率。
此外，数字电源控制技术还可以实现对能源储存和系统保护等功能，提高新能源发电系统的可持续性和稳定性。
最后是电动汽车。
数字电源控制技术在电动汽车的充电和动力系统中起着关键作用。
数字电源管理架构探析
２ 、几种主要的数字 电源管理架构
当前，数字电源管理已经成为电源管理技术的发展方向， Ｐ ＭＢ ｕ ｓ 协 议 已经成为通用数字 电源管理协议 ， Ｉ － ２ Ｃ ／ Ｓ ＭＢ ｕ ｓ 物理接口也已经成为通用 的标准数字电源管理接 口。在不 同的应用阶段和不同的应用环境下 ，数
数字电源管理架构探析
姜 宾
英业达集团 （ 天津 ）电子技术有限公司 天津
【 摘 要】本文论 述数 字电源管理 的几种主要架构和不同数字 电源管理架构的特点。
３ ０ ０ ０ ０ ０
【 关键 词】数 字电源 管理 架构 中图分类号：Ｔ Ｎ８ ６文献标识码：Ｂ 文章编号： １ ０ ０ ９ — ４ ０ ６ ７ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ３ — １ ２ ４ － ０ １
统长期可靠性的评估指出了—个可行 的方向。
源的启 动和关 断 ， 并 非真正意义 的数字 电源 。②采用 “ 整合数字电源”
（ Ｆ ｕ ｓ ｉ ｏ ｎ Ｄ ｉ ｓ ｔ ａ ｌ Ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ ）技术 。实现了开关电源中模拟组件与数字组件的
致系统板的集成度降低。
３ ． ２第二种 架构的特点 其优点是 ：实现简单 、控制策略方便易行 、外部走线少 、抗干扰能
随着 电源技术的发展 ，数字电源管理技术越来越多地应用于各类系
持原有 的模拟电源产 品不变的情况下实现。这种架构也有着与生俱来 的 缺点， 这主要是管理 Ｉ Ｃ需要单独对分布于系统板不同位置的每个电源轨 进行管理和控制 ， 这就要求系统监控每个电源轨的温度、电流和电压等 ，
需要配置复杂的监控 电路 ，这些监控电路会给系统带来不利的影响 ：一
microchip数字电源方案
microchip数字电源方案数字电源方案是指利用数字技术控制和管理电源供应的系统。
它使用集成电路和控制算法来实现高效、可靠的电源管理，具有快速响应、精确控制和低功耗的特点。
Microchip是全球领先的半导体技术公司，为各种应用领域提供创新的数字电源解决方案。
一、微控制器和DSPMicrochip的数字电源方案主要基于微控制器和数字信号处理器（DSP）技术。
微控制器是一种集成了处理器核心、存储器、输入输出接口和定时器等功能的单芯片系统，适用于各种电源管理应用。
DSP 则特别适用于高性能的数字信号处理和控制应用，可以实现复杂的算法和实时控制。
二、数字功率控制Microchip的数字电源方案包括了数字功率控制技术。
通过使用先进的数字控制算法，可以实现对功率变换器的精确控制。
这种技术可以实现功率因数校正、电压和电流调节等功能，提高电源效率并降低能源消耗。
三、数字电源管理Microchip的数字电源方案还包括了数字电源管理功能。
这些功能包括电源监测、故障保护和故障诊断等功能，可以提高电源系统的可靠性和稳定性。
通过数字电源管理，可以实现远程监控和控制，提高系统的可维护性。
四、数字电源设计工具为了帮助开发人员设计和优化数字电源方案，Microchip提供了丰富的数字电源设计工具。
这些工具包括仿真软件、开发板和参考设计等，可以帮助开发人员快速搭建并验证数字电源系统的性能。
五、应用领域Microchip的数字电源方案适用于各种应用领域。
例如，工业自动化中的电源管理、通信设备中的高效电源供应、电动汽车中的电池管理等。
数字电源方案可以提高系统的能效，减少能源消耗，并提高系统的稳定性和可靠性。
结论Microchip的数字电源方案是一种先进的电源管理解决方案，利用最新的数字技术和算法来实现高效、可靠的电源供应。
它能够提高电源系统的效率和稳定性，并减少能源消耗。
通过使用Microchip的数字电源方案，开发人员可以快速设计和实现各种应用领域的数字电源系统。
microchip数字电源方案
microchip数字电源方案Digital Power Solutions by Microchip数字电源方案在现代电子设备中扮演着至关重要的角色。
它们能够提供高效的电源管理、精确的电源控制和实时的监控功能。
Microchip 作为领先的半导体解决方案提供商，在数字电源技术领域具有广泛的经验和卓越的创新能力。
本文将介绍Microchip数字电源方案的特点和应用领域。
一、Microchip数字电源方案概述Microchip的数字电源方案基于先进的数字信号处理器（DSP）和微控制器（MCU）技术。
这些方案集成了高效的功率转换器、电源监测电路和通信接口，能够满足各种应用的需求。
与传统的模拟电源方案相比，Microchip的数字电源方案具有以下优势：1. 精确的电源控制：数字化的控制算法能够实时调整电源输出，确保设备的稳定性和可靠性。
2. 高效的能源管理：数字电源方案能够根据负载需求动态调整功率输出，提高能源利用率。
3. 实时监测和反馈：数字电源方案通过内置的传感器和监控电路，能够实时监测电源状态，并及时反馈给控制系统。
4. 灵活的通信接口：数字电源方案支持多种通信协议，如SPI、I2C 和UART，便于与外部设备进行数据交互和控制。
二、Microchip数字电源方案的应用领域Microchip的数字电源方案被广泛应用于各个领域，包括但不限于以下几个方面：1. 工业自动化数字电源方案在工业自动化领域中能够提供高效、稳定的电源供应，确保设备的正常运行。
工业自动化系统通常具有复杂的控制要求，需要实时的电源监测和反馈机制。
Microchip的数字电源方案能够提供精确的电源控制和监测功能，满足工业自动化系统对电源质量和稳定性的要求。
2. 智能家居随着智能家居市场的快速发展，对于高效、智能的电源管理方案的需求也越来越大。
Microchip的数字电源方案能够实时监测和控制智能家居设备的供电情况，确保设备的正常运行和能源的有效利用。
数位PWM控制电源简介
電源管理－數位PWM控制電源簡介PWM控制的觀念早已存在了一段時間，在許多的研究報告以及實驗結果也都有實例來證明數位PWM控制的確可以帶來不少的好處。
相較於類比PWM控制方式，數位PWM控制的方式不止在成本上具有較高的優勢，尤其它所具有的優異特性，例如它可產生任意的波形去驅動MOSFET開關、可與外界溝通的能力以及可程式化的彈性操作，這些因素都將使得數位PWM控制有可能會在最短的時間內去取代整個電源的控制方式。
就目前所能見到的數位PWM控制方式的產品，其優點可由幾項基本因素歸納如下：1.可產生可程式化的驅動波形信號輸出。
2.不受元件誤差，特性漂移以及老化的影響。
3.隨時可因應不同環境變化而改變其設定參數。
4.可記錄操作情況以作為參考除錯之用。
5.與早就數位化的外界溝通。
從市場的角度來看，數位電路在成本的控制上會比類比電路更具競爭性，以類比電路所設計的IC要達到縮小晶片尺寸的機會並不太，除非有部份功能數位化才有可能完成這項工作。
成本的高低一向是視晶片的大小為考量而決定，假使傳統類比電源控制方式及管理功能能夠一併數位化，將晶片尺寸縮小的速度也將會追隨著Moore''s law的準則而得到合理的解釋，相對地對於降低成本也有幫助。
對於一個電源製造廠而言，可程式化的電源設計對於降低生產設計成本也可提供一個不錯的解決方案。
理論上以數位PWM控制的系統所具備的記憶體均內含有控制參數的設定以及可讀寫儲存資料的能力，此特性對於如何降低生產成本的控制有下列4項好處：1.產品的差異性可藉由程式的設定達成，而不需硬體的更換以降低庫存量。
2.具有自我軟體監測方式，可強化產品測試效率，甚至取代其功能以降低生產的不良率。
3.產品辨識、操作記錄及後續追蹤，均可經由記憶體的儲存，以方便日後的管理及除錯。
數位控制包括了那些部份？首先，我們必須先瞭解在一般電源轉換器內有哪些部份是必須被控制的：1.對於控制電源MOSFET開關的調變控制週期（Duty Cycle）以達到所設定的輸出電壓是必須且主要的控制部份。
数字电源原理
数字电源原理数字电源是一种基于数字信号控制的电源，它通过数字信号控制开关管的通断来实现对输出电压和电流的调节。
相比于传统的模拟电源，数字电源具有更高的精度、更稳定的性能和更广泛的应用范围。
数字电源由三个部分组成：输入端、控制器和输出端。
输入端接受交流电源或直流电源，并将其转换为直流稳定的中间电压。
控制器负责对中间电压进行采样、比较和计算，并通过PWM（脉宽调制）技术生成一个与输出所需电压相匹配的数字信号。
输出端则根据这个数字信号来控制开关管的通断，从而实现对输出电压和电流的调节。
具体来说，数字电源工作原理如下：1. 输入端输入端主要由变压器、整流桥和滤波器组成。
变压器将交流输入转换为适当大小的交流中间频率（如50kHz），整流桥将交流中间频率转换为直流中间电压（如400V），滤波器则对直流中间电压进行滤波处理，使其足够平稳。
2. 控制器控制器主要由采样电路、比较器、计算器和PWM模块组成。
采样电路对输出端的电压和电流进行采样，比较器将采样值与目标值进行比较，计算器根据比较结果计算出PWM信号的占空比，PWM模块则根据占空比生成相应的数字信号。
3. 输出端输出端主要由开关管、滤波电容和负载组成。
开关管根据控制器生成的数字信号进行通断控制，滤波电容对输出电压进行平滑处理，负载则是数字电源的实际使用对象。
总体来说，数字电源的工作原理就是通过输入端将交流或直流输入转换为直流稳定的中间电压，通过控制器对中间电压进行采样、比较和计算，并通过PWM技术生成一个与输出所需电压相匹配的数字信号，最后通过输出端根据这个数字信号来控制开关管的通断，从而实现对输出电压和电流的调节。
数字电源具有精度高、稳定性好、响应速度快等优点，在工业自动化、通讯设备、医疗设备等领域得到广泛应用。
microchip数字电源方案
microchip数字电源方案微控制器(MCU)是现代电子产品中不可或缺的关键组件。
作为一种用于执行控制和计算的集成电路，MCU需要稳定、可靠的电源方案来确保其正常运行。
微芯片数字电源方案是一种为MCU提供电源的解决方案，它采用数字控制和监测技术，以提高效率、精度和稳定性。
在微芯片数字电源方案中，主要包括以下几个关键元素和特点：1. 开关电源：数字电源方案通常使用开关电源作为电源的基础。
开关电源具有高效率和快速响应的特点，可以提供稳定的电压和电流输出。
2. 数字控制：数字电源方案使用数字控制技术，可以实现对电源输出的精确控制。
通过数字控制器，可以根据需要调整电源的输出电压和电流，并实时监测电源的工作状态。
3. 电流保护：数字电源方案还包括对电流的保护机制。
它可以监测电源输出的电流并根据需要进行限制，防止电源过载和短路等情况发生，提高系统的安全性和可靠性。
4. 温度监测：为了进一步提高电源的可靠性，数字电源方案通常还包括温度监测功能。
通过实时监测电源工作的温度，可以及时采取措施来避免因过热而导致的故障。
5. 效率优化：数字电源方案还可以通过采用各种优化技术来提高效率。
例如，可采用功率因素校正技术来提高系统的功率因数，减少能量的浪费。
通过微芯片数字电源方案，可以为MCU提供高效、稳定、可靠的电源。
它具有精确的控制和监测能力，可以根据需求调整电源的输出，并提供多种保护机制，以确保系统的安全性和可靠性。
此外，数字电源方案还可以通过优化技术提高电源的效率，降低能源消耗。
总之，微芯片数字电源方案是提供MCU电源的一种高效、稳定、可靠的解决方案。
它通过数字控制和监测技术，可以实现对电源输出的精确控制，并提供多种保护机制和优化技术，以提高系统的安全性和效率。
ST 数字电源 指南说明书
数字电源2引言数字电源是一种将数字控制技术应用于电源管理应用的能量转换系统，具有更高的功率密度，更快的控制回路，能管理复杂拓扑以及设计灵活性等诸多优势。
数字电源是软硬件理念和解决方案的完美协同它提供构建智能电源系统的可能性，自动适应其环境变化并不断优化整体系统效率。
主要应用于开关电源（SMPS）的数字电源主要关注面向服务器和数据中心PSU、通信电源、电动汽车充电站、UPS、发电系统、LED/OLED电视的解决方案，且逐步应用于其他电源应用（功率范围从几十瓦到几百千瓦）。
我们的产品和解决方案意法半导体的广泛数字电源产品组合可满足数字电源设计的要求。
我们的产品包括MCU（专为数字功率转换应用而设计，采用全数字控制方法）和数字控制器（具有面向软件控制算法的专用ROM存储器）。
意法半导体的功率型分立器件针对软开关谐振和硬开关转换器进行了优化，可最大限度提高低功率和高功率应用的系统效率。
基于氮化镓的最新产品具备更高的能源效率，并支持面向广泛的应用提供更紧凑的电源设计。
意法半导体的数字电源解决方案可以使用专用的评估板、参考设计、技术文档和eDesignSuite软件配置器和设计工具来实现。
3图1：数字电源通用架构构建模块 & 主要产品典型数字电源系统的关键构建模块主要包括两个部分：控制单元部分和功率级。
控制单元采用我们的旗舰系列STM32G4和STM32F334 MCU ，以及我们的STNRG 数字组合控制器。
功率级可根据功率等级和CTM 规格选用不同拓扑。
它运用我们的MDmesh 系列超结功率MOSFET 实现软、硬开关拓扑，以及第二代650V 以及1200V ，均可快速升级到第三代的SiC MOSFET ，600V-1200V 电压范围的SiC 二极管，从PowerGaN 分立晶体管到集成了600V 半桥驱动与两个GaN HEMT 的MasterGaN 的不同集成水平GaN 解决方案。
栅极驱动器是分立式晶体管和MCU 的必要配套组件，可以准确有效地激活功率级。
数控电源电路原理讲解
数控电源电路原理讲解一、系统综述：该项设计的主要目的是设计一种数控稳压电源。
它利用单片机STC89C51作为主控芯片,控制数字/模拟转换器（TLC5615）的输出电压的大小,经过运算放大器（OPA2107）与IRF9Z24N构成负反馈系统，从而输出恒定电压。
最后通过电位器分压将输出信号反馈到运算放大器（OPA2107）上，使输出准确度可以调节。
此设计通过键盘电路与单片机连接,读入控制数据,利用软件进行判断,从而起到控制电源输出的作用。
通过LCD1602（或LED数码管）显示数控电源的输出电压,实现简单的人机对话。
该项设计具有设计简单,控制灵活,调节方便,携带方便、成本低等优势,具有较强的实用性。
总体电路图（数码管版）要求有短路保护的才有对应的电路，此图为完整版及带短路保护的。
总体电路图（液晶版）要求有短路保护的才有对应的电路，此图为完整版及带短路保护的。
图中采用网络标号的方式，标号相同的代表有电气连接！二、原理讲解：供电部分：P2为接线柱，是整个系统的输入电压端口，整个数控电源有此输入能量。
D1、D2、D3、D4为四个二极管（in4007），起整流的作用，C6为滤波电容。
整流滤波电路是使供电可以为交流，同时也可以用直流供电（交流供电不要超过20V，直流不要超过35V）。
受电压限制的主要是后级运放耐压、TL431耐压以及7812的耐压值。
7812主要为保护7805，7805稳出5V电压共单片机供电使用。
但是7805耐压值是15V，所以前级要加7812保护7805。
晶振部分：C2、C3、Y1（12MHZ）与单片机端口构成震荡电路，为51单片机提供时钟。
复位电路：RST连接单片机复位管脚，此电路及有上电复位功能，又有手动复位功能。
C1、R2构成上电复位电路，上电瞬间C1导通，则RST为高电平，单片机将复位，电压稳定后C1储存的电能通过R2对地释放掉，单片机将正常运行。
同样K2按下时RST为高电平，单片机复位，弹起来时RST为低电平，单片机正常运行。
数字电源基础与设计
精彩摘录
通信领域：在通信系统中，数字电源可以为基站、路由器等设备提供高效的电源解决方案，提高 通信系统的性能和稳定性。 计算机领域：在计算机领域中，数字电源为CPU、内存等设备提供稳定的供电，保障计算机系统 的正常运行。 随着科技的不断发展，数字电源的未来发展趋势和挑战也在不断变化。未来数字电源将会朝着数 字化、智能化、绿色化等方向发展。具体来说： 数字化：未来的数字电源将会更加数字化，通过数字化控制和监测技术来实现电源的高效管理和 精确控制。 智能化：未来的数字电源将会更加智能化，能够自适应调整输出电压和电流，以满足不同设备的 需要。
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这是《数字电源基础与设计》的读书笔记，暂无该书作者的介绍。
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阅读感受
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在电源设计领域，数字电源一直以来都具有举足轻重的地位。随着技术的飞速发展，数字电源基 础与设计也日新月异，成为了电子工程领域中的热门话题。在最近阅读的《数字电源基础与设计》 一书中，我对于数字电源有了更深入的理解和认识，也感悟到了其设计的精妙之处。在此，我想 分享一下自己的读后感。
数字电源基础与设计
读书笔记
01 思维导图
03 精彩摘录 05 目录分析
目录
02 内容摘要 04 阅读感受 06 作者简介
思维导图
本书关键字分析思维导图
数字
方法
数字
设计
设备
控制
稳定性
设计
基础
电源 电路
包括
电源
领域
需要
选择
实现பைடு நூலகம்
具有
基础
内容摘要
内容摘要
随着科技的不断发展，数字电源在各种电子设备中的应用越来越广泛。数字电源基础与设计对于 提高电源的性能、效率和稳定性具有重要意义。本书将简要概括数字电源的基础与设计的重要性， 并介绍数字电源的基本概念、设计流程、控制方法以及应用领域。
常见数字电源技术及应用
常见数字电源技术及应用来源：大比特半导体器件应用网摘要：随着数字信号处理器DSP的发展，使数字式的开关电源能达到较高的开关频率。
相对模拟系统而言，数字系统在开关电源中具有设计周期短、灵活多变、易实现模块化管理、能够消除由离散元件引起的不稳定和电磁干扰等优点。
因此，数字电源在高精度电源中的应用越来越广泛，成为现代电源技术发展的一个重要方向。
关键字：数字电源,开关电源,电源控制,DSP,MCU近年来，数字控制技术在电源中得到迅速的发展，各种在模拟电路中难以实现的现代控制方法开始应用于电源的控制中。
随着数字信号处理器DSP的发展，使数字式的开关电源能达到较高的开关频率。
相对模拟系统而言，数字系统在开关电源中具有设计周期短、灵活多变、易实现模块化管理、能够消除由离散元件引起的不稳定和电磁干扰等优点。
因此，数字电源在高精度电源中的应用越来越广泛，成为现代电源技术发展的一个重要方向。
一、数字电源的定义和特点(一)数字电源的定义目前，数字电源有多种定义。
定义一：通过数字接口控制的开关电源(它强调的是数字电源的“通信”功能)。
定义二：具有数字控制功能的开关电源(它强调的是数字电源的“数控”功能)。
定义三：具有数字监测功能的开关电源(它强调的是数字电源对温度等参数的“监测”功能)。
上述三种定义的共同特点是“模拟开关电源的改造升级”，所强调的是“电源控制”，其控制对象主要是开关电源的外特性。
定义四：以数字信号处理器(DSP)或微控制器(MCU)为核心，将数字电源驱动器、PWM控制器等作为控制对象，能实现控制、管理和监测功能的电源产品。
它是通过设定开关电源的内部参数来改变其外在特性，并在“电源控制”的基础上增加了“电源管理”。
所谓电源管理是指将电源有效地分配给系统的不同组件，最大限度地降低损耗。
数字电源的管理(如电源排序)必须全部采用数字技术。
与传统的模拟电源相比，数字电源的主要区别是控制与通信部分。
在简单易用、参数变更要求不多的应用场合，模拟电源产品更具优势，因为其应用的针对性可以通过硬件固化来实现，而在可控因素较多、实时反应速度更快、需要多个模拟系统电源管理的、复杂的高性能系统应用中，数字电源则具有优势。
数字电源提供多种配置方式和应用灵活性
数字电源提供多种配置方式和应用灵活性ZL2008是最新一代数字DC-DC电源控制器，使用了Intersil Zilker Labs 的引脚设置技术配置功率转换和电源管理参数。
传统的模拟电源无论在拓扑结构、器件、效率、功能上都日臻完善，应用也极为广泛，并且有大量的工程技术人才熟悉和正在设计使用模拟电源。
但模拟电源最大的缺点是缺乏灵活性，在应用的需求变化时，需要花很多时间进行重新设计、验证和测试。
图1，ZL2008的功能框图。
数字电源可通过数字方式对电源系统的各项参数进行设定，实现一次设计、反复使用，并且易于扩展。
Intersil Zilker Labs公司推出的ZL2008是最新一代数字DC-DC电源控制器，使用了Intersil Zilker Labs的引脚设置技术配置功率转换和电源管理参数，同时通过PMBus接口进行遥测和监控，补偿、电流分配和输出电压等工作参数可以通过引脚进行配置。
ZL2008可用搭积木的方式搭建直流电源，使用3.3V单相电源到12V输入的多相电源。
设计特点: 自适应控制算法 目前的嵌入式电源系统通常是针对最大负载的情况进行的效率优化，通过限制系统内部的总体散热量，达到减少峰值热应力的目的。
然而不幸的是，大多数系统通常工作在远低于峰值的状况下，电源系统却是针对峰值负载的情况进行优化的，因此通常达不到最佳的转换效率。
虽然这不会产生热应力，但是会消耗更多的电能，进而导致更高的总体系统运行成本。
Intersil Zilker Labs数字电源技术部高级经理Chris Young介绍，ZL2008 DC-DC采用自适应的控制算法，使功率转换器自动改变运行状态，始终工作在最佳的效率点上，提高效率和整体性能，而只需用很少或不用用户的干预。
图2，ZL2008的典型应用电路 ZL2008的PWM环路使用一个模拟和数字混合模块，能够对功率转换的整个进程实现精确的控制，而且不需要任何软件。
数字电源方案
数字电源方案第1篇数字电源方案一、背景随着信息技术的飞速发展，数字电源的应用日益广泛。
为确保数字电源的稳定、高效、安全运行，制定一套合法合规的数字电源方案至关重要。
本方案旨在规范数字电源的设计、施工、验收和维护过程，确保项目质量，满足用户需求。
二、目标1. 符合国家相关法律法规和行业标准；2. 确保数字电源系统的稳定性、可靠性和安全性；3. 提高数字电源系统的能效，降低运行成本；4. 方便用户使用和维护，提高用户体验。
三、方案内容1. 数字电源系统设计（1）设计原则1. 符合国家电力行业相关标准；2. 满足用户需求，充分考虑负载特性；3. 系统具备良好的扩展性和可维护性；4. 选用高效、节能、环保的设备和材料；5. 确保系统安全，防止电气火灾等事故。
（2）设计内容1. 电源系统架构设计：根据用户需求，选择合适的电源架构，如集中式、分布式等；2. 设备选型：根据负载特性，选择合适的电源设备，如不间断电源（UPS）、稳压电源、变频器等；3. 电缆和敷设方式：根据负载电流和电缆长度，选择合适的电缆类型和敷设方式；4. 保护措施：配置合适的过载保护、短路保护、漏电保护等装置；5. 监控系统：配置电源监控系统，实时监测电源系统运行状态，发现异常及时报警。
2. 数字电源系统施工（1）施工准备1. 审查施工图纸，了解电源系统施工要求；2. 准备施工材料、设备和工具；3. 培训施工人员，确保其具备相应的技能和资质；4. 办理施工许可等相关手续。
（2）施工过程1. 按照设计图纸进行设备安装、电缆敷设、接线等操作；2. 严格遵守施工工艺和操作规程，确保施工质量；3. 施工过程中，做好现场管理和安全防护措施；4. 施工结束后，进行系统调试和验收。
3. 数字电源系统验收（1）验收标准1. 符合国家电力行业相关标准；2. 系统运行稳定，无异常现象；3. 设备安装牢固，接线正确；4. 保护装置动作正常，符合设计要求；5. 监控系统功能齐全，运行正常。
microchip数字电源方案
microchip数字电源方案随着科技的不断发展，数字电力转换器已经成为了许多电子设备中重要的电源方案选择。
这些数字电源方案可以提供更高的效率和更好的控制能力，可以帮助设计人员在设计中实现更佳的性能和功能。
其中，microchip数字电源方案在这个领域中同样发挥着重要的作用。
什么是数字电源？数字电源是指使用数字信号和控制技术来实现电能转换的一种电源技术。
数字电源方案基于数字信号处理器（DSP）或其他数字控制器来执行其控制算法，从而实现对电能转换过程的高度可编程性和可调节性。
相对于传统的模拟电源，数字电源方案采用数字信号处理芯片，它能够对输入电压和电流进行精确地测量和处理。
其处理器可以配置多个特定于应用的控制算法，以确保最佳的功率转换、效率和性能。
microchip数字电源方案microchip数字电源方案由一系列不同的元件组成，包括DSPs、模拟前端和数字后端。
这些元件可以在一个单独的芯片中集成在一起，或者可以使用CPU、FPGA和其他集成电路实现。
与许多数字电源方案一样，microchip的数字电源方案可以实现高效、低噪声的功率转换，以及实现完整的保护和监测功能。
该方案还包括一系列交流和直流的数字调节 (PWM) 控制器，以及与各种电源组件（包括 MOSFET、IGBT 和二极管）配合使用的控制和驱动器。
microchip数字电源方案的特点既然我们了解了数字电源方案的基本知识，那我们来看看microchip数字电源方案的特点和对于电子设计的影响。
1. 提高了电路效率microchip数字电源方案能够实现更高的功率转换效率。
通过数字信号处理器 (DSP) 的算法优化，能够保证对输入电能的充分利用。
2. 可编程性更高microchip数字电源方案设计符合某些应用的要求，包括不同的电压、频率、电流波形和保护功能等。
3. 更好的可靠性该数字电源方案采用了多种不同技术来保证其长寿命和高可靠性。
特别是，它能够监测和反馈系统中的各种数据，以实现防止过电流、过温度、过载保护等。
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The Technical Architecture and Applications in Digital Power數位電源技術之架構與應用By Anderson Su簡介:近年來，數位化電源(Digital Power)已愈來愈受到國內外電源晶片設計公司及研究發展單位重視；除此之外，廣泛應用於電壓調整器(Voltage Regulator)與負載點電源(Point of Load)；主要乃由於它能夠節省總功率消耗如切相技術(Phase-Shedding)與容易實現複雜的控制技術運算來達到最佳的輸出動態響應以及能使整體電源模組功率密度提昇等；有別於類比電源晶片，數位電源晶片不僅可以節省外部電路所需的電阻電容零件，且幫助電源研發工程師在設計上只需藉由人性化介面(GUI)來完成所有設計如回授補償(Feedback Compensation)、過電流(Over Current)及過電壓保護(Over Voltage Protection)等來節省總設計時程。
本文將概略介紹目前新的數位電源控制技術架構，例如：適應性控制(Adaptive Control)、非線性控制(Linear-Nonlinear control)、數位電流模式控制(Digital Current Mode Control)及數位電壓模式控制(Digital Voltage Mode Control)及數位控制器在電源設計上之應用。
數位電源架構如圖一所示為數位電源晶片應用於直流轉直流降壓轉換器；其中主要基本架構包含類比至數位轉換器(Analog to Digital Converter)、數位控制器或補償器(Digital Controller or Compensator)以及數位脈波寬度調變(Digital-Pulse-Width-Modulator)。
類比至數位轉換器(A/D Converter)在降壓轉換器其輸出信號是為類比信號，也就是其信號在瞬間變化是連續的；數位信號則表示瞬間變化只能以有限位元表示之，稱之離散訊號；數位信號經由類比信號取樣之後得到，因此數位信號之時間變數皆為基本單位之整數倍如圖二所示，圖二中可知訊號100表示類比電壓為2.25V~2.75V 之間，所以並非所有類比信號皆可用0或1表示之，對每ㄧ個單位數位信號所能代表的類比信號皆有ㄧ個範圍，稱為最小有效位元(Least Significant Bit, LSB)；藉由量化之後，每個數位0或1即能夠表現出電壓在類比上之變化量。
除此之外，量化及解析度位元將影響控制系統之穩定性以及輸出電壓之準確度；所以在設計上選擇高解析位元的A/D 轉換器會有較佳的輸出電壓準確度但相對的價錢及時間延遲亦會增加。
Alpha & Omega Semiconductor (Taiwan), Ltd. 7F, No.37, lane 365, Yangguang St., Neihu, District,Taipei City 11491, Taiwan如式(1)為類比轉數位之最小有效位元(LSB)，而式(2)為輸出電壓變動量之變化。
另一個設計上考量需注意為limit cycle 現象，這是由於在數位系統中假如A/D 轉換器解析度大於DPWM 解析度情況，則在輸出電壓會有震盪情況發生，此震盪的振幅與頻率很難去預測且易引起EMI 干擾，基本上此輸出電壓震盪與切換開關無關而是由A/D 轉換器和DPWM 所造成。
因此為了避免震盪DPWM 的解析度位元要大於A/D 轉換器解析度位元。
D A n DA D A LSB V V /2//,=(1)o ref V V =H (2)oref V V =H (3)輸出電壓之感測器增益析度類比至數位轉換器之解之電壓範圍類比至數位電壓轉換器參考電壓H n V V D A ref /max圖ㄧ: 數位電源應用於降壓轉換器之架構圖二: 類比轉數位轉換器之最小有效位元表示圖數位控制器(Digital Controller )電壓或電流控制模式已經應用於類比電源晶片多年；電壓模式控制為單一迴路而電流模式控制則需有內部電流訊號控制迴路；在數位控制器中其控制模式基本上概念相似於類比控制模式；主要差異乃數位控制器需有A/D 轉換器以及處理的數位架構，當然數位控制器對於較複雜控制策略是較能實現以及可適時修正補償器參數達到系統應用上之變化。
數位電壓模式控制(Digital Voltage Mode Control)電壓模式控制一般控制上可使用PID 控制器；如式(4)所示為PID 控制法則，其中d[n]和e[n]分別表示電壓誤差及責任週期(duty cycle)；d[n-1]和e[n-1]分別為前一週期之責任週期及電壓誤差值. 式(4)可被實現在離散時間(discrete-time)的控制法則，數位控制器以此來設定PID(比例-積分-微分)參數。
藉由適當的PID 參數A、B、C 來符合實際設計規格要求。
]2[]1[][]1[][-⋅+-⋅+⋅+-=n e C n e B n e A n d n d (4)非線性PID 控制器(Nonlinear PID)由於在快速的輸出電流在變動下，輸出電感電流無法瞬間改變來反應輸出電流的變動，而輸出電容的電流必須補償介於電感電流及輸出電流之間；因此，直到電感電流L i 達到輸出電流o i 時，電容必須充電或放電且因此引起輸出電壓overshoot 或undershoot 於參考電壓(reference voltage)。
如圖三為利用充電平衡且採用非線性控制架構使轉換器來穩定且最小化undershoot；此概念牽涉電容電流零交越點且藉由估算輸出電流的變動或藉由估算輸出電壓谷底準位(valley point)來達到最小的回復時間(setting time)；電感電流和輸出電壓是被取樣兩次在負載暫態期間，此資訊是被使用來估算第一次新的負載電流如式(5)與決定切換週期如式(6)、(7)。
其中，310,,A A A 是電容積分範圍藉由負載電流2o i 估算而得。
此非線性控制方法主要缺點是控制器乃基於A/D 轉換器偵測負載變動，因此取樣延遲是難避免的。
(5)(6)(7)圖三: 控制充電平衡在輸出負載變動()()()a L La o oa La L o t ESR i i C v v C i i i 1111221----+=()()()[]L V V V V A A A t o in o in up //2/1310-++=ooinup down V V V t t -=適應性控制(Adaptive Control)所謂適應性控制事實上是以變動參數為基準來設計一套法則來達到最佳效能如圖四所示；非線性控制亦可屬於其中一種控制理論在適應性控制理論；如式(4) A 項主要影響只在增益(gain)，其中穩態誤差是能夠被減小在合理大的A 值；C 項是反映到誤差值的變動，它是稍微影響在誤差和穩態的變動. B 項所給的好處是消除穩態誤差；非線性PID 控制器是被使用去增加暫態響應的速度並且穩態誤差亦不會受到影響，其主要方法是建構不同的PID 參數基於不同的輸出負載變動或以輸出電壓誤差變動來最佳化輸出暫態響應(transient response)。
如表一列出PID 參數在不同輸出負載條件下。
圖四: 適應性控制概念表一: PID 參數基於不同輸出負載範圍變動數位電流模式控制(Digital Current Mode Control)電流模式控制一般有峰值電流(peak-current)、平均電流(average-current)以及谷底電流模式控制(valley-current mode control)。
通常峰值電流模式控制能夠有較快的反應速度且控制模式以及輸出濾波器設計較容易；由於直接感測電感峰值電流所以易受雜訊干擾；谷底電流模式則是感測電感谷底電流其控制模式類似峰值電流控制。
此處將舉其平均電流模式控制來做一概要說明；平均電流模式控制顧名思義乃是取得電感電流之平均值在每個切換週期且追隨著所取樣的參考電流準位。
此法是假定責任週期被計算在每個週期之內並且在每個週期的平均電感電流Load CurrentA I A load 50≤<A I A load 105≤<A I A load 1510≤<A 2322 19 B 45 42 38 CoefficientC 222018將被強制追隨所取樣的參考準位；如圖五所示為平均電流模式控制電感電流與參考電流，從圖五可推導出數位平均電流模式之控制方程式如式(8)；藉由式(8) 來以數位方法實現平電流模式控制；其中][n i ref 、][n i L 、][n d 和s T 分別為在第n 次所取樣之參考電流、電感電流、責任週期與切換週期。
表二為概略整理數位電壓及電流控制模式之優缺點。
圗五: 平均電流控制模式之電感電流波形(8)表二: 數位控制模式之優缺點比較優點缺點電壓控制模式控制器設計容易 單一迴路控制無法得之電流資訊 響應較慢 峰值電流控制模式控制器設計容易 有過電流保護 反應速度快易受雜訊干擾 需電流迴路補償 需斜率補償 平均電流控制模式有過電流保護反應速度較電壓模式快需電流迴路補償 需斜率補償 控制器較複雜數位電源應用(Digital power application )如圖五所示為數位電源於主機板電源之主要應用；一般而言，AC 輸入電源將藉由AC-DC power supply(如伺服器一般從低階到高階其AC-DC 輸出功率可從數百瓦至數千瓦)；圖六為兩階之系統(two-stage)也就是從AC-DC ，DC-DC 到12Vi i ref i L (sss()inoL o in in o s ref s in V V n i L V V V V T n i T V L n d +---⋅⋅--⋅⋅=]1[2]1[][直流電源供給CPU電源(VR)與低電壓輸出給ASIC、CPLD或USB等使用；在介於所有電源之中；數位電源晶片將提供時序控制(time-sequence)、電壓準位(voltage margining)調整、電壓追隨(voltage tracking)功能以及故障訊號報告(fault reporting)等；進而與系統做連接與溝通借由PM Bus或I2C通訊介面。
對於功率需求大的VR可以適當調整相數運作來節省功率提升整體效能。
若系統直接從AC-DC轉12V直流電源，中間略去48V-12V；通常稱之單階系統(single stage)。
圖六: 數位電源於主機板之應用結語:本文介紹數位電源架構之基本控制模式如非線性控制、數位電壓及電流模式控制等；並列舉例子說明其架構與優缺點；最後，數位電源於系統之架構及其應用也於此文章中介紹。