数字电源是指融入了数字控制技术的开关电源。另一方面,模拟电源是指使用模拟方法控制的开关电源。开关电源是一种应用于工业设备、消费设备、汽车设备等各个领域的电源装置。
开关电源在 20 世纪 60 年代的太空竞赛中得到发展。从20世纪70年代开始,开关电源原本属于**技术,开始内置于包括工业设备在内的各种消费产品中,近年来也越来越多地应用于汽车设备。
2000年代,开关电源的数字控制开始引起人们的关注。但当时的微机和DSP性能并不是很高,只能进行简单的PID控制。由于近年来微控制器和DSP性能的显着提高,现在可以通过开关电源实现复杂的控制。
开关电源大致分为处理电源的功率级和处理信号的控制部分。功率级主要由DCDC转换器组成,根据输入/输出条件和功率容量选择合适的电路类型。
在某些情况下,输入滤波器也包含在功率级中。DCDC变换器由半导体开关元件、整流二极管、储能元件、变压器等组成。DCDC转换器通过开关元件的导通时间和关断时间的比率来调整输出电压。与传统的连续控制方法相比,与开关操作相关的损耗较小,从而可以实现高效率。
控制部分,模拟控制一般采用电源控制IC,数字控制采用微机、DSP等。无论模拟控制还是数字控制,控制部分都由输出电压检测部分、包括相位补偿的误差放大部分、电压时间比转换部分和栅极驱动器组成,并且在许多情况下还包括保护电路。
数字电源通过对现有模拟补偿器进行数字化重新设计、未知对象的稳定化、特殊传递函数、特殊驱动方法等与数字控制相关,从而提高电源电路的性能、与外部的通信,被用作**设计流程的关键技术。
“数字家电”这个词已经被普遍使用,但虽然周围的电子设备已经数字化,但开关电源仍然以模拟电路的形式存在。未来,随着电子设备和汽车的电气化,对数字开关电源的需求预计将增加。