技術(shù)微課堂丨科普篇：數(shù)字電源淺析

電力電子技術(shù)是關(guān)于能量轉(zhuǎn)換、調(diào)節(jié)、控制和管理等方面的學(xué)科，而數(shù)字電源則是電力電子技術(shù)的一種應(yīng)用，是利用數(shù)字電路技術(shù)實(shí)現(xiàn)電源控制和管理的新型電源。

上篇中我們對各類電力變換電路的工作原理及應(yīng)用場景進(jìn)行了介紹，本篇將帶領(lǐng)大家走進(jìn)數(shù)字電源世界。

什么是數(shù)字電源

數(shù)字電源是一種數(shù)字控制的電源設(shè)備，可以通過數(shù)字控制芯片（DSP、MCU等）實(shí)現(xiàn)輸出電壓、電流、功率等參數(shù)的精確控制與調(diào)節(jié)。數(shù)字電源具有高精度、高穩(wěn)定性、高可靠性、高效率、遠(yuǎn)程控制、自動化調(diào)節(jié)等特點(diǎn)。

隨著數(shù)字化技術(shù)的不斷進(jìn)步，數(shù)字電源已經(jīng)成為電源領(lǐng)域的發(fā)展趨勢，并在通信行業(yè)、工業(yè)自動化、醫(yī)療行業(yè)、航空航天以及研究教育等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。

數(shù)字電源與模擬電源

數(shù)字電源和模擬電源都是用來為電子設(shè)備提供穩(wěn)定電壓和電流的電源設(shè)備。

它們的主要區(qū)別在于工作原理與性能特點(diǎn)：

?數(shù)字電源采用數(shù)字信號來控制開關(guān)電源的開關(guān)狀態(tài)和頻率，并通過數(shù)字控制核心（DSP、FPGA等）對電源輸出進(jìn)行控制和監(jiān)測。模擬電源使用模擬信號來控制輸出電壓和電流，電路結(jié)構(gòu)簡單。

?數(shù)字電源通常具有多個(gè)輸出通道和多種工作模式，可以為多種不同的負(fù)載提供適宜的電源輸出，并支持多重保護(hù)和監(jiān)控功能。模擬電源通常只提供單一的輸出通道和基本的保護(hù)功能。

? 數(shù)字電源具備通訊功能，可以通過TCP/IP、CAN總線、RS485等方式連接計(jì)算機(jī)，并通過軟件實(shí)現(xiàn)輸出的控制、監(jiān)測與管理。而模擬電源并不具備通訊功能。

? 數(shù)字電源具有可編程性，可以通過軟件編程進(jìn)行輸出參數(shù)的控制，而模擬電源若想改變輸出參數(shù)，需要通過手動調(diào)節(jié)硬件旋鈕或開關(guān)。

因此，在簡單易用且參數(shù)變更要求不多的應(yīng)用場合模擬電源產(chǎn)品更具優(yōu)勢；而在可控因素較多、實(shí)時(shí)反應(yīng)速度要求高、復(fù)雜的高性能系統(tǒng)中，數(shù)字電源更具優(yōu)勢。

市面上大部分大功率電源主要為數(shù)字電源。

常用的數(shù)字電源控制核心

數(shù)字電源控制核心主要用于實(shí)現(xiàn)數(shù)字電源的各種控制算法，常用的數(shù)字電源控制核心有MCU、DSP、FPGA等。

DSP芯片的優(yōu)點(diǎn)是處理能力強(qiáng)、運(yùn)算速度快、精度高，缺點(diǎn)是價(jià)格較高，典型的DSP有TI的C5000/C6000系列、ADI的Blackfin系列等。

MCU芯片的優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格便宜，缺點(diǎn)是處理能力和運(yùn)算速度相對較低，典型的MCU有基于ARM Cortex-M系列的STM32系列、基于PIC技術(shù)的PIC16系列和PIC18系列等。

FPGA芯片的優(yōu)點(diǎn)是具備可編程性且應(yīng)用靈活，可以實(shí)現(xiàn)多種電源控制算法和輸出參數(shù)的調(diào)整，缺點(diǎn)是設(shè)計(jì)和開發(fā)難度較大，成本也相對較高，典型的FPGA有Xilinx的Spartan系列、Altera的Cyclone系列等。

總體來說，數(shù)字電源控制芯片的優(yōu)點(diǎn)明顯，但不同的芯片有各自的特點(diǎn)和適用范圍，需要根據(jù)具體應(yīng)用情況進(jìn)行選擇。

數(shù)字電源的研發(fā)門檻較高，同時(shí)目前數(shù)字電源核心控制芯片大多來自國外，未來不可控因素多且價(jià)格昂貴。因此武漢森木磊石推出了電源控制核心——PPEC系列，PPEC芯片可通過軟件實(shí)現(xiàn)免代碼開發(fā)，降低了數(shù)字電源的開發(fā)門檻，為企業(yè)降本增效。

數(shù)字電源是一種以數(shù)字控制為核心的新型電源技術(shù)，具有高效、穩(wěn)定、可靠、智能化等優(yōu)點(diǎn)，逐漸成為電源領(lǐng)域的發(fā)展趨勢。未來數(shù)字電源將實(shí)現(xiàn)更高的功率密度和效率，為各種電子設(shè)備提供更加優(yōu)質(zhì)的電源保障。由武漢森木磊石推出的PPEC系列電源控制芯片可實(shí)現(xiàn)數(shù)字電源的免代碼開發(fā)，降低了開發(fā)門檻，實(shí)現(xiàn)數(shù)字電源的快速開發(fā)。

想知道 PPEC 系列芯片是如何做到數(shù)字電源免代碼開發(fā)嗎？不要急，下篇我們將針對PPEC的硬件配置以及芯片使用的相關(guān)問題為大家進(jìn)行介紹。

感謝您的關(guān)注，我們下期微課堂再見。