数字电源与模拟电源的比较与选择

表3：模拟与数字电路分析

上表中的脉宽调制电路(PWM)可能最好保留模拟架构，它主要由基准、误差放大器、比较器和电压斜波电路组成，有些方案还包括滞回电路。任何情况下，保留这些基本的模拟电路单元都是比较理想的选择，它占用更小的硅片面积，也更便宜。PWM控制IC包括许多其它单元(电压调节、MOSFET驱动、远端检测放大器、欠压锁存电路及过压、过流保护电路)，但大部分电路不受PWM电路形式(模拟或数字)的影响。

对保护电路的需求没有改变，但要求电路在发生故障时做出快速响应，一般要求在几个ns以内。采用最快的并行比较型ADC结构，可以提高数据量化的速度，但更多的响应时间由判决引擎(处理器或状态机)决定。考虑到驱动链路固有的传输延时，所产生的总延时是难以接受的。因此，过流、过压保护功能需要放在模拟电路侧。

对于电流的测量，通常需要一塑封电感个低失调、高线性度、高共模抑制比的差分放大器。这些要求不受量化数据的影响，只能通过高性能模拟电路才能满足这一严格的要求。实际设计中，无论是否量化数据，电流和温度的监测需采用模拟方案。

不管采用数字方案还是模拟方案，基准源工字电感都是必需的。在数字系统中，它为ADC提供参考电压，从某种程度上讲这也更倾向于模拟设计。ADC为数字输出，但决定其精度与线性指标的是模拟电路。为此，我们把基准和ADC都放在了表3的左侧。

显然，通信电路属于数字部分，非易失存储器用于存储电源设置。不管是处理器还是状态机，都是数字方案的控制核心。DAC包含大部分模拟电路，但是，考虑到数字电路在DAC中的重要地位，我们将其置于表格右侧。

另耦合电感器外一项有价值的数字技术是低速控制回路，可以进一步提高系统模拟输出的精度。该任务不可能由模拟电路实现，而是依靠高性能ADC精确、复杂的校准过程来实现，由此我们可以看到一个真正的混合信号处理架构，是精密的模拟电路与灵活的数字电路的有机结合。这种机制中所需要的ADC与数字PWM中的ADC不同。PWM ADC要求拥有高分辨率和速率，而ADC不可能在同时拥有高速、高精度的同时保持低成本。总的来说，PWM ADC必须采用闪电式ADC提供必要的速率，而这种ADC拓扑在分辨率超过8位时就不太实用了，8位ADC与12位ADC相比精度降低了大约16倍，因此，比较可行的方案是选择12位SAR ADC，能够以较低的成本提供高精度和合理的转换速率。

经过数字转换后，用户可以方便地设定多个门限检测过压、欠压、过流、高温等故障。为了在检测到上述故障时做出快速的响应，有必要选择模拟电路，但非常精确的门限检测则需通过数字化实现。数字电路可以为上述检测设定多种门限，并可以用不同方法实现。例如，告警和故障门限可以简单地用标志位实现，也可以控制关闭输出。

为大部分现有的模拟PWM架构增加数字功能的一种方法是结合专用IC，例如Maxim的MAX8688。该IC配合模拟PWM电路，可以实现一系列数字功能。这种方法有两个优势：一是所选择的电源管理器件仍然可以作为主电源输出;二是所有用于监控、跟踪、裕量设置、基准设置的分立电路可以针对一个电源进行设置，结合一些附加的逻辑电路，我们的器件提供4×4 TQFN封装。

利用检流电阻、电感或电路板引线的直流电阻可以检测不同的输出电压、电流，从而监视电源输出。通过比较REFIN和反馈信号，直接控制PWM操作和输出电压设置。借助用户可编程寄存器智能模块，可以实现软启动、启动延时、关闭延时、软关闭、摆率控制等功能，同时也可以实现过压、欠压、过流、高温保护。

作为输出监控的附属产品电感器生产，裕量与电流分配等简单功能不增加系统的任何成本。这样，在考虑整个系统成本的情况下，MAX8688提供了一种简单而又精准的数字电源管理方法

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