功率转换及管理的数字控制

　　本文将会广泛地讨论有关数字技术应用于功率转换及管理方面的技术性问题，以迎合市场趋势及不同市场领域的需求。我们还会谈到这种技术相对于模拟控制的应用和挑战。

　　功率转换属于功率系统 (反馈环路) 的运作，而功率管理则涵盖操作模式、起动/停机延迟的同步跟踪和边裕量以及针对并行操作和系统通信的锁相 (交错) 功能。

　　多年以来，“模拟”与“数字”的定义已变得有点模糊。为了避免混淆，本文中的“模拟”是指“连续可变的物理量”，而“数字”是指“离散变量”，全因为数字技术的特性，我们可以存储数据、进行运算和有效地通信。

　　直到现在，功率转换中电压和电流的实际处理，一直都属于模拟而非数字的领域，不过控制上则可以是模拟或数字。由于有关控制并非完全数字化，所以需要在反馈环路中设置模数换转器。那么数字技术能带来什么好处?

　　技术

　　数字技术在我们的日常生活中俯拾皆是。但只有在大约4年前开始，这种技术才被全面应用于功率转换及管理的范畴。

　　特点

　　数字技术最突出的优点在于存储器方面的应用，当中包括3个基本级别的访问：特别为包含了控制器内部校准数据及查表的寄存器而设的厂级访问 (不让用户自行访问);用来选择管理拓朴和控制模式 (电压、电流和混合式) 并提供不同故障保护功能设定的控制器配置 (用户可以通过密码来访问);以及监察和控制 (通过PMBus协议来自由访问)。完善的数据存储能力容许设计师把有关设计优化，甚至在不同项目上反覆使用。

　　数字技术在存储方面的强项衍生另一种优点 – 通信功能。通过I2C来实现的通信功能为控制器赋予校准和编程的能力，也可实时发挥不同功能，包括控制、监察、状态监控、远程识别和诊断。其他特点包括在传输过程中作不同的强度调整，包括分辨率 (数字多少)、校准 (模数转换、外置感应器)、输出电压/电流设定及保护限制 (电压、电流、温度)。

　　时间调整功能涵盖频率转换、延迟和相位调整。控制/管理功能包括操作模式转换 (起动/关机、脉冲串、脉冲跳行、脉冲频率调制、脉冲宽度调制、相位数)、自检验和输出电压转换 (边限)。时间调整和控制的灵活性皆有助于减少电磁干扰，这种特性在模拟应用环境中完全是可梦而不可即。

　　数字术技优点的多寡，或许会因为需要根据不同市场领域作出微调而有所不同，但在实施过程中都需要若干逻辑元素。

　　逻辑的类型

　　我们替某种应用选择合适的逻辑时，灵活性、速度/带宽及成本限制都成为了决定性因素。当中包括数字硬连接逻辑 (状态机器) PID控制及数字脉冲宽度调制 (PWM);数字硬连接逻辑PID控制及数字PWM + 非易失性存储器;混合式 = 模拟PWM + 数字接口 (一般称为“数字封装”);单片机(mC);数字信号处理 (DSP) 和数字控制处理 (DCP)，并且包含最佳DSP和mC的合并。