【數位式電源管理系列(三)】

兼具靈活與低成本效益 數位功率轉換技術蓄勢待發

作者: Alan Elbanhawy
2007 年 06 月 29 日

首先是材料清單(Bill of Material, BOM)成本,這也是比較各解決方案時的關鍵因素;第二個變數是使用者對目前占主導地位的類比方案的慣性心理。而如今已有廠商推出數位功率轉換器方案,並提供五項功能特色。


數位功率轉換器五大特性


首先,數位功率轉換器具有靈活和多變的控制演算法的動態控制迴路補償(Control Loop Compession),以適應各種負載變化。然而,目前這種先進的功能對個人電腦或電信市場尚未帶來任何效益。畢竟類比電路中已充分設計單獨補償,不需其他替代方案即可完成任務。除非DC-DC轉換器的開關頻率能設在2M~5MHz間,動態控制迴路補償可在該頻率下產生瞬態回應的優勢,進而減少輸出電容量,降低BOM成本。未來4~7年內DC-DC轉換器才可能發展到2M~5MHz開關頻率間有效可靠運作。然而,此意發展仍需4~7年才會發生。


其次是I/O匯流排可與中央處理器或控制器進行通訊,以操控多個DC-DC轉換器並即時更改設定。若CPU能夠在數奈秒內將重負載周期的開始點和結束點傳送到DC-DC轉換器,讓轉換器提高和降低電感電流以滿足CPU的需求,應可減少輸出上的電容量及BOM成本,並發揮匯流排優勢。


三是具備過壓保護(OVP)、欠壓保護(UVP)和電流限制等的靈活設定。目前在類比功率轉換下,固定設定點都表現稱職,但靈活性不高,因為類比設定點皆利用簡單、占用面積小和低成本的電阻進行編程。

第四是在啟動電源時,能準確校準電流感測電路,並獲得高精度的負載線。

最後則是數位式脈衝寬度調變(PWM)控制器有助降低BOM總成本,這是數位功率技術最關鍵所在。


數位技術成功的前提是須克服工程師時間不足,因為類比功率設計工程師在進行每三個月一次新電腦主機板設計時,並無太多時間試驗和學習新技術。為推動數位方案發展,須讓設計工程師了解數位方案能經由可預測和可重複的工作方式,來降低風險及BOM成本。


類比轉到數位控制技術發展方向是必然的,此一發展將由同時使用類比和數位技術的混合系統開始。此外,此一市場的推動決定權主要仍操之在個人電腦和電信設備製造商。對他們而言,此一轉換能否避免風險,且創造更多利潤是決定關鍵。一旦上述兩個市場中,先進和複雜的系統也能從數位功率五項特性中受益,並全力帶動該項新興技術發展,將強化這項技術應用的普及。


(本文作者任職於快捷半導體)

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