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　　如果內核電壓超過規(guī)定容差極限，那么數字IC可能會開始復位，否則就會產生邏輯錯誤。為了防止這一情況的發(fā)生，設計人員需要特別注意所使用的POL模塊的瞬態(tài)性能。數字負載（例如的AlteraArria10）要求極為快速的瞬態(tài)響應和極低的電壓偏離。為了達到這些目標，許多附加的輸出電容器通常會被添加到DC/DC轉換器中，以提供直到其反饋環(huán)路能夠響應的保持時間。從而構成完整的電源解決方案。

　　多年來，電容技術不斷發(fā)展，容積效率不斷提高，即便使用更高的容積效率，整個電源解決方案也會超過單個電源模塊體積的兩倍。這就要求占用PCB較大的空間。然而，在今天更為小型化的系統(tǒng)中通常不能提供這樣大的空間。另外，在計入電容器成本的情況下，電源材料的整體成本也會超出電源模塊成本許多。

　　隨著DC/DC電源模塊技術的不斷創(chuàng)新，系統(tǒng)設計人員現(xiàn)在可以在使用更少輸出電容的同時，獲得更快的瞬態(tài)響應、更小的電壓偏離。Altera推出的更新版本CycloneVSoC的電源參考設計，便是一個典型的例子。這些高度集成的電源解決方案可以使得輸出電容的數量減少一半（10個減為5個），極大程度地幫助用戶簡化了電源設計難度和成本。影響POL轉換器性能的另一個決定性因素是噪聲。開關式POL運行在不同頻率上并共享一個共有輸入總線時，由此產生的不同頻率及其差異會造成拍頻問題，對EMI濾波造成困難。Enpirion的EM1130模塊具有Sync同步特性，該特性使得設計人員能夠將多個EM1130模塊的開關頻率與特定頻率同步，從而消除拍頻，并使得EMI濾波更加輕松，而同時又不會增加任何的系統(tǒng)額外成本。

　　圖2降低輸出電容的數量簡化電源設計尺寸和成本

　　數字電源的發(fā)展趨勢

　　10多年前，當數字電源產品次出現(xiàn)時，大多數的電源設計工程師都對利用DSP的數字電源控制器代替模擬的PWM控制器的概念持懷疑態(tài)度，因為人們容易將數字電源和軟件故障或者是因為系統(tǒng)死機引起的電源爆炸事故聯(lián)系在一起。在包含了數字通信和控制復雜的功率系統(tǒng)所必需的全部功能性產品面世之前，這些基本概念是通過高成本的DSP或者性能有限的FPGA得到驗證的。雖然數字電源技術已被證實具有提高功率系統(tǒng)性能的能力，但業(yè)界還不能接受利用數字技術處理原來一直通過模擬方式完成的工作。在過去的幾年間，數字電源技術取得了巨大進步，市場分析人士以及投資者對其未來增長潛力非常樂觀。

　　首先，我們要了解一下當前數字電源市場有哪些不同的解決方案，先了解清楚數字電源究竟意味著什么是很重要的。功率系統(tǒng)監(jiān)視、監(jiān)測、故障檢測和數據記錄是“數字電源管理”的一個重要方面，其可以通過價廉的微控制器、FPGA或者PLD實現(xiàn)，而時基要求比較低。不過，數字電源更具有挑戰(zhàn)性的例子是“數字控制電源”，其中有一個或多個電源控制環(huán)路，以高速模數轉換器（ADC）和微控制器、狀態(tài)機或DSP控制算法為基礎。

　　根據半導體市場研究機構IMS估計，數字功率半導體市場將從2012年的27億美元增長到2017年的124億美元。服務器現(xiàn)在是數字電源的大單一市場，預計2013年占到整體營業(yè)收入的33%。2012-2017年該領域的復合年度增長率將達44.8%。增長快的數字電源應用領域將是照明，預計2012至2017年，該領域的復合年度增長率將達146%。其中來自LED照明解決方案的使用不斷增長，尤其是需要滿足切相調光解決方案適合采用數字電源控制來實現(xiàn)對不同相位調光器的兼容性。同時，筆記本與平板電腦中的PFC數字電源的復合年度增長將分別達99%和82%。主要家用電器中數字電源將增長76%，手機中數字電源將增長52%。從中可以看出，未來幾年內數字電源的營收增長勢頭將遠遠超過模擬電源。

　　不論是對PFC應用，還是POL應用，一個可以配置在許多OEM（原始設備制造商）產品平臺上的控制器有助于加快開發(fā)速度，并減少需維護的元件庫存，以提高更高的價值。

　　數字電源更適合于更大功率的應用，因為這類應用需要一個或多個PFC（功率因數校正）穩(wěn)壓器、多個隔離和非隔離的電源軌，以及復雜的冷卻溫度曲線。服務器電源系統(tǒng)就是數字控制和電源管理在分布式電源架構中提供性能和效率優(yōu)勢的實例之一。隨著越來越多的數字電源進入到服務器和計算功率領域，其他大功率DPA（分布式電源架構）系統(tǒng)（比如用于電信和數據通信的DPA系統(tǒng)）開始采用數字電源解決方案。

　　POL轉換器一般為低電壓、大電流數字負載（如FPGA、微處理器、DSP及其他具有極高動態(tài)特性的數字電路）提供電壓。保持電壓在1V左右的調節(jié)，同時利用純模擬控制技術來滿足近200A/ns的負載瞬態(tài)要求變得越來越困難。有些數字控制器能夠提供在同類模擬IC中難以實現(xiàn)的功能，例如非線性控制。事實上，幾乎所有的POL數字控制器都包含了一些不同的旨在改善瞬態(tài)響應的控制技術。這些專用控制算法構成了傳統(tǒng)模擬電源公司進入數字電源開發(fā)的門檻。Altera的電源事業(yè)部在去年成功收購創(chuàng)新電源公司Enpirion的基礎上，成功于今年12月在市場上推出一系列高性能的全集成數字電源解決方案。其中，EM1130內部采用數字內核實現(xiàn)控制環(huán)路，可以滿足極為嚴苛的瞬態(tài)要求，實現(xiàn)極低的紋波電壓（5mV峰峰值），以及在輸出電壓范圍（0.6V~1.5V）實現(xiàn)極高的穩(wěn)壓±0.5%。同時可以支持PMBus通信接口，可以實現(xiàn)遠程的電流、電壓和溫度監(jiān)控。容－源－電－子－網－為你提供技術支持

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