数字电源浅析

电力电子技术是关于能量转换、调节、控制和管理等方面的学科,而数字电源则是电力电子技术的一种应用,是利用数字电路技术实现电源控制和管理的新型电源。

一、什么是数字电源

数字电源是一种数字控制的电源设备,可以通过数字控制芯片(DSP、MCU等)实现输出电压、电流、功率等参数的精确控制与调节。数字电源具有高精度、高稳定性、高可靠性、高效率、远程控制、自动化调节等特点。

随着数字化技术的不断进步,数字电源已经成为电源领域的发展趋势,并在通信行业、工业自动化、医疗行业、航空航天以及研究教育等领域得到广泛的应用。

二、数字电源与模拟电源

数字电源和模拟电源都是用来为 电子设备提供稳定电压和电流的电源设备。

它们的主要区别在于工作原理与性能特点:

▷数字电源采用数字信号来控制开关电源的开关状态和频率,并通过数字控制核心(DSP、FPGA等)对电源输出进行控制和监测。模拟电源使用模拟信号来控制输出电压和电流,电路结构简单。

▷数字电源通常具有多个输出通道和多种工作模式,可以为多种不同的负载提供适宜的电源输出,并支持多重保护和监控功能。模拟电源通常只提供单一的输出通道和基本的保护功能。

▷ 数字电源具备通讯功能,可以通过TCP/IP、CAN总线、RS485等方式连接计算机,并通过软件实现输出的控制、监测与管理。而模拟电源并不具备通讯功能。

▷ 数字电源具有可编程性,可以通过软件编程进行输出参数的控制,而模拟电源若想改变输出参数,需要通过手动调节硬件旋钮或开关。

因此,在简单易用且参数变更要求不多的应用场合模拟电源产品更具优势;而在可控因素较多、实时反应速度要求高、复杂的高性能系统中,数字电源更具优势。

市面上大部分大功率电源主要为数字电源。

常用的数字电源控制核心

数字电源控制核心主要用于实现数字电源的各种控制算法,常用的数字电源控制核心有MCU、DSP、FPGA等。

DSP芯片的优点是处理能力强、运算速度快、精度高,缺点是价格较高,典型的DSP有TI的C5000/C6000系列、ADI的Blackfin系列等。

MCU芯片的优点是价格便宜,缺点是处理能力和运算速度相对较低,典型的MCU有基于ARM Cortex-M系列的STM32系列、基于PIC技术的PIC16系列和PIC18系列等。

FPGA芯片的优点是具备可编程性且应用灵活,可以实现多种电源控制算法和输出参数的调整,缺点是设计和开发难度较大,成本也相对较高,典型的FPGA有Xilinx的Spartan系列、Altera的Cyclone系列等。

总体来说,数字电源控制芯片的优点明显,但不同的芯片有各自的特点和适用范围,需要根据具体应用情况进行选择。

数字电源的研发门槛较高,同时目前数字电源核心控制芯片大多来自国外,未来不可控因素多且价格昂贵。因此武汉森木磊石推出了电源控制核心------PPEC系列,PPEC芯片可通过软件实现免代码开发,降低了数字电源的开发门槛,为企业降本增效。

数字电源是一种以数字控制为核心的新型电源技术,具有高效、稳定、可靠、智能化等优点,逐渐成为电源领域的发展趋势。未来数字电源将实现更高的功率密度和效率,为各种电子设备提供更加优质的电源保障。

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