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隨著數(shù)字化浪潮的普及，一直以模擬信號為主導的電源管理領(lǐng)域也開始引入數(shù)字化概念，許多公司如TI、Zilker Labs等都推出了各自的數(shù)字電源產(chǎn)品�！皵�(shù)字”電源方興未艾，據(jù)iSuppli市場調(diào)查報告顯示，整個數(shù)字電源市場將在2006年實現(xiàn)創(chuàng)收1.68億美元左右，業(yè)界估計年復合增長率在今后幾年將超過100%。 <BR><BR> 半導體公司看好數(shù)字電源<BR><BR> 更大集成度、更高效率、更快瞬時響應及更高靈活性成為數(shù)字電源廣受青睞的理由。相對來講，DSP控制的電源采用數(shù)字濾波方式，較MCU控制的電源更能滿足復雜的電源需求、實時反應速度更快、電源穩(wěn)壓性能更好。目前市場已經(jīng)開始有應用，有專家認為未來數(shù)字電源將會有更快發(fā)展。<BR><BR> Zilker Labs公司市場營銷副總裁Jim Templeton表示：“數(shù)字電源是我們看好的一個新領(lǐng)域，數(shù)字電源的特點是可輕松配置、無需編程、電壓跟蹤、排序及邊際設定方便，一個Zilker的混合信號管理和轉(zhuǎn)換IC可以替代幾顆芯片。如我們的ZL2005就可以替代電源排序器與控制器、電壓邊際設定器、DC/DC轉(zhuǎn)換器3顆芯片�！彼麖娬{(diào)：“我們的產(chǎn)品可以減小PCB所需元件數(shù)量、降低設計的復雜性從而加速新產(chǎn)品的面市時間。”<BR><BR> Jim解釋說：“與模擬電源管理方案相比，我們的方案只需要很少的外圍元件就能工作。”另外他強調(diào)：“我們的方案還可以設定電流的限制，這樣不會出現(xiàn)電壓調(diào)整因為大電流燒毀設備的情況，而在模擬電源中，缺乏這樣對電流的限制。”<BR><BR> 由于數(shù)字電源管理芯片目前成本還比較高，所以主要應用是一些需要精確電壓控制的領(lǐng)域如電信設備、服務器等，Jim也表示：“隨著工藝的改進和技術(shù)演進，未來Zilker也會把該產(chǎn)品推向消費電子領(lǐng)域。”<BR><BR> 高端應用數(shù)字電源有優(yōu)勢<BR><BR> 高集成度和靈活性是數(shù)字電源的主要特點。在簡單易用、參數(shù)變更要求不多的應用場合，模擬電源產(chǎn)品可能更具優(yōu)勢，而在可控因素較多、實時反應速度更快、需要多個模擬系統(tǒng)電源管理的、復雜的高性能系統(tǒng)應用中，數(shù)字電源則具有更大的優(yōu)勢。<BR><BR> 德州儀器C2000 DSP控制器產(chǎn)品部中國區(qū)經(jīng)理譚徽認為數(shù)字電源的好處是可編程，比如通信、檢測、遙測等所有功能都可用軟件編程實現(xiàn)。另外，數(shù)字電源具有高性能和高可靠性，非常靈活，成本也比較低。他認為簡單易用、參數(shù)變更要求不多的應用場合，模擬電源產(chǎn)品更具優(yōu)勢，因為其應用的針對性可以通過硬件固化來實現(xiàn)，而在可控因素較多、實時反應速度更快、需要多個模擬系統(tǒng)電源管理的、復雜的高性能系統(tǒng)應用中，數(shù)字電源則具有優(yōu)勢。<BR><BR> ADI電源及電腦溫度管理產(chǎn)品市場經(jīng)理Laurence McGarry認為，對于一個簡單的、固定功能的應用，模擬電源管理可能保持較大的成本競爭力。對于要求靈活性和(或)通信的較復雜功能的IC，數(shù)字電源管理不僅具有低成本競爭力并且在許多情況下可能是唯一的選擇。<BR><BR> 為滿足更高端、更復雜的電源管理需求，數(shù)字技術(shù)正在逐漸應用在電源管理解決方案中，數(shù)字電源已經(jīng)開始應用在移動通信設備、便攜式娛樂設備、白色家電、車載設備等電子設備之中。但同時也有專家認為，從目前的應用看，由于成本和復雜度問題，數(shù)字電源的應用還難以很快普及。<BR><BR> 數(shù)字電源被市場接受有難度<BR><BR> 數(shù)字電源IC有它的優(yōu)勢所在，但讓客戶接受它，那它必須做得要比模擬電源IC還要好。Zilker Labs公司市場營銷副總裁Jim Templeton認為，目前數(shù)字電源IC還存在著三個方面的弱點，一是價格高；二是效率不高；三是使用困難(需要編程)。而Zilker Labs向市場推出的第一款品牌產(chǎn)品ZL2005就能克服數(shù)字電源普及的障礙，同時效率又能超過模擬電源的解決方案，從而使數(shù)字電源解決方案達到了模擬電源解決方案的高效率。<BR><BR> “我們汲取了這兩個領(lǐng)域的精華，即模擬電源解決方案的高性能、高效率和速度快以及數(shù)字電源解決方案的高靈活性、可擴展和高度可控制的優(yōu)勢，開發(fā)出我們創(chuàng)新的混合信號電源技術(shù)�！盝im Templeton說。<BR><BR> Databeans分析師認為，數(shù)字電源目前的主要問題是，電源工程師還不習慣編程。<BR><BR> 德州儀器C2000 DSP控制器產(chǎn)品部中國區(qū)經(jīng)理譚徽強調(diào)，數(shù)字電源進入消費電子領(lǐng)域，其實困難之一是人的因素，此前采用模擬技術(shù)的工程師，一下子轉(zhuǎn)到數(shù)字設計，不是很適應，數(shù)字電源設計門檻也確實比較高，因此，作為在這一領(lǐng)域比較領(lǐng)先的公司，TI也正在采取一些措施來降低設計門檻，其中一個方法就是我們專門開設了一個數(shù)字電源的網(wǎng)頁，為工程師提供參考設計，其中包括軟件和硬件，我們也欣喜地看到，數(shù)字電源產(chǎn)品的開發(fā)周期變得越來越短。<BR><BR> 數(shù)字電源為電源功能的擴展以及更加優(yōu)良的控制提供了廣闊的空間，雖然目前數(shù)字電源管理技術(shù)還在商品化的初期階段，目前數(shù)字電源管理解決方案應用范圍還將暫時局限在服務器用的電源供應器、UPS等產(chǎn)品單價相對比較高的領(lǐng)域，但隨著技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字電源管理終究是一條整個電子業(yè)界不得不走的路。今天選擇以大型IT設備為起點，未來將擴展到各種嵌入式應用，甚至包含手機在內(nèi)的可攜式應用，都是未來各半導體廠商預備推廣數(shù)字電源管理的應用市場。<BR><BR> 廠商觀點<BR><BR> Zilker Labs市場營銷副總裁Jim Templeton：<BR><BR> 數(shù)字電源綜合成本并不高<BR><BR> 數(shù)字電源提供很多種特色，主要是在電源管理方面，它可以將電源的轉(zhuǎn)換與管理結(jié)合在一起，這是數(shù)字電源里面極大的特點，可以使客戶設計電源進展特別快。我們的技術(shù)使許多功能集成到內(nèi)部，這樣外圍的器件就非常少，所以對于客戶來講，設計非常簡單。數(shù)字電源集成了許多功能在里面，相對模擬技術(shù)，外圍的器件也是要花一些成本的，這樣我們覺得數(shù)字電源的成本要比模擬電源的成本要高，但實際上，綜合起來比較的話，數(shù)字電源的成本并不高。<BR><BR> 對于目前數(shù)字電源與模擬電源的各自的市場份額，業(yè)界很多分析家預測數(shù)字電源今年是1.7億美元，預計到2011年，預計為10億美元。最近，Zilker Labs推出業(yè)界首款整合了全數(shù)字電源管理功能的3A電源轉(zhuǎn)換單芯片解決方案。ZL2105將Zilker Labs的創(chuàng)新Digital-DC技術(shù)擴展到了低功耗應用領(lǐng)域中，并且在6mm×6mm的小型封裝中將同步降壓轉(zhuǎn)換器(包括同步功率MOSFET)與關(guān)鍵電源管理功能進行了完美結(jié)合。具有全數(shù)字電源管理功能的ZL2105僅需不足兩平方厘米的板面空間，這表明其尺寸及元件數(shù)減少了50%。<BR><BR> 如同所有Digital-DC IC，ZL2105可作為數(shù)字構(gòu)建塊，能夠與其他Digital-DC器件進行完美結(jié)合，以提供面向板裝電源管理與轉(zhuǎn)換應用的全面解決方案。<BR><BR> ZL2105是添加到我們Digital-DC產(chǎn)品系列中的關(guān)鍵產(chǎn)品，它使我們離簡化高級電源設計這一目標的實現(xiàn)更近了一步。ZL2105將我們現(xiàn)有ZL2005的數(shù)字電源管理功能、簡單的可配置性及高效率結(jié)合到了非常適用于低功耗應用的單個部件中�？蛻艨蓪⒍鄠�Digital-DC器件整合在一個給定的PCB上，并可輕松配置這些部件，以簡化復雜的電源設計。只有我們的解決方案才能夠提供板級電源的“即插即用”體驗。<BR><BR> 目前技術(shù)難點方面，現(xiàn)在客戶大多數(shù)要求的電壓都很低，電流很高，這是一個普遍現(xiàn)象，客戶想要的是產(chǎn)品特性的兼容。我們在下一代的產(chǎn)品會繼續(xù)繼承電池的高效性與連接力的特點，所以我們推出的產(chǎn)品都要是符合市場需求的，Zl2005是我們第1個產(chǎn)品，ZL2105是我們的第2個新產(chǎn)品，我們的ZL2005跟它是兼容的，所以我們的挑戰(zhàn)就是，后面的產(chǎn)品都要根前面的產(chǎn)品兼容到一起。目前我們的產(chǎn)品表面看就單是一個PC單板，但并不是那么簡單，還有些多板的監(jiān)控存在。還有就是要把生產(chǎn)線擴大，使以后的產(chǎn)品成為一個大家族。雖然Zilker Labs是一個新崛起的公司，但在業(yè)界可以排到前三名。<BR><BR> 客戶對我們的技術(shù)是十分信任的，很喜歡我們的產(chǎn)品。像有的客戶原先用我們的產(chǎn)品去設計它其中的一個項目，但現(xiàn)在它全部用我們的產(chǎn)品去支持它的項目設計。對于價格，客戶是很高興的，因為既可以省錢，也可以很快地完成設計，得到了雙重的好處。<BR><BR> 目前數(shù)字電源的市場推動力包括DSP、FPGA、Memory等。數(shù)字電源在中國市場的需求很大，機會也很多。<BR><BR> 德州儀器C2000 DSP控制器產(chǎn)品部中國區(qū)經(jīng)理譚徽：<BR><BR> 數(shù)字電源開發(fā)周期正在縮短<BR><BR> 數(shù)字電源是一個新興的產(chǎn)品領(lǐng)域，對于數(shù)字電源的概念，業(yè)界還沒有一個統(tǒng)一的定義。對于TI的C2000產(chǎn)品來講，它支持的數(shù)字電源是一個全數(shù)字化的解決方案：電源的實時控制部分和系統(tǒng)的管理、監(jiān)控完全采用數(shù)字化的CPU來實現(xiàn)。現(xiàn)在，有些電源產(chǎn)品核心的控制部分采用模擬技術(shù)，但增加了數(shù)字化監(jiān)測或管理功能，這樣的電源產(chǎn)品有時候也稱為數(shù)字電源。相對于傳統(tǒng)的方案，全數(shù)字化電源帶來很大的變化，比如電源的負載情況非常復雜，用傳統(tǒng)的模擬電源來做需要復雜的處理電路，整個控制環(huán)路實現(xiàn)數(shù)字化以后，控制部分完全是用軟件來實現(xiàn)，而不再是用模擬電路來實現(xiàn)，因此，控制策略可以非常靈活。當然，這就要求CPU的控制速度要非�？欤@是TI的C2000控制器的優(yōu)勢之一,它目前的最高運行速度達到150MHz。<BR><BR> 作為一個電源的數(shù)字化系統(tǒng)方案平臺，C2000不僅提供了豐富的通信接口，如CAN，SCI，SPI等等，還在芯片上集成了非常高性能的A/D轉(zhuǎn)換模塊和PWM控制模塊,C2000在片上的A/D模塊的最高采樣轉(zhuǎn)換速率可以達到80nS，也就是說，在1秒鐘之內(nèi)，它可以完成12.5兆次采樣。其片上的PWM模塊，更是目前針對于電源控制提供的最專業(yè)的數(shù)字化控制模塊,對于AC/DC，DC/DC變換電路的各類拓撲驅(qū)動，如多相PFC、移相全橋的ZVS、ZCS的PWM驅(qū)動，都可以在這一模塊上非常方便地實現(xiàn)。此外，它提供的高精度PWM輸出功能(HRPWM)，在業(yè)界獨一無二,其輸出分辨率可以高達150pS。這一高精度PWM功能可以在電源的開關(guān)頻率高達1MHz的情況下，保持約12.4位的輸出精度。這一技術(shù)被看作是模擬電源向數(shù)字電源過渡的瓶頸的巨大突破。<BR><BR> 從目前電源產(chǎn)品發(fā)展趨勢來看，目前一些電源廠商已經(jīng)采用TI的C2000平臺實現(xiàn)了電源的數(shù)字化，其對應的產(chǎn)品系列也在快速增長。隨著越來越多的數(shù)字電源產(chǎn)品的面世，數(shù)字電源的優(yōu)勢已經(jīng)得眾多廠商和用戶的認可，這也使近年來數(shù)字電源的發(fā)展一直處于加速過程。其背后最主要的推動力之一，就是采用軟件代替硬件后，給電源產(chǎn)品的設計、生產(chǎn)、維護等方面所帶來的前所未有的靈活性。電源產(chǎn)品的設計生產(chǎn)很復雜，一旦用硬件來實現(xiàn)產(chǎn)品功能，改變或擴充功能就非常困難，而用軟件就非常方便�；谶@樣一個數(shù)字化的應用開發(fā)平臺，電源供應商可以在最短的時間內(nèi)為其用戶提供針對性的解決方案。<BR><BR> 電源其實是一個對成本要求特別高的產(chǎn)品。我們目前看到的數(shù)字電源一般都是在200W以上的大功率。在這樣一個功率級別上，用CPU代替?zhèn)鹘y(tǒng)的模擬技術(shù)，其成本優(yōu)勢也就顯現(xiàn)出來。目前，因此近年來數(shù)字化電源已經(jīng)成為業(yè)界的一個熱門話題。<BR><BR> 面對消費電子領(lǐng)域的應用，數(shù)字電源同樣有應用潛力，比如對于大屏幕電視，數(shù)字電源就比較有優(yōu)勢。對成本，無論是工業(yè)界還是消費電子領(lǐng)域，對成本都是比較關(guān)注的，進入工業(yè)界的時候一定要比模擬技術(shù)成本低、性能好，才會有市場機會，進入消費電子領(lǐng)域也是同樣的。數(shù)字電源進入消費電子領(lǐng)域，其實困難之一是人的因素，此前采用模擬技術(shù)的工程師，一下子轉(zhuǎn)到數(shù)字設計，不是很適應，數(shù)字電源設計門檻也確實比較高，因此，作為在這一領(lǐng)域比較領(lǐng)先的公司，TI也正在采取一些措施來降低設計門檻，其中一個方法就是我們專門開設了一個數(shù)字電源的網(wǎng)頁，為工程師提供參考設計，其中包括軟件和硬件，我們也欣喜地看到，數(shù)字電源產(chǎn)品的開發(fā)周期變得越來越短。<BR><BR> ADI電源及電腦溫度管理產(chǎn)品市場經(jīng)理Laurence McGarry：<BR><BR> 數(shù)字電源可提供更大靈活性<BR><BR> 模擬電源管理包括傳統(tǒng)的脈沖帶寬調(diào)制(PWM)控制器。一般來說，這些控制器用于完成已知電源結(jié)構(gòu)和應用的控制和固定功能。這種方法通常限制采用控制器擴展其應用的靈活性。數(shù)字電源的定義至少可分為三個組成部分：第一，數(shù)字電源管理或混合解決方案。第二，數(shù)字控制和管理。第三，數(shù)字信號處理器(DSP)。<BR><BR> 模擬電源管理設備傾向于適合于用硬件完成固定或定制的功能性設備。如果對應用有徹底的理解并且設計相當簡單，無需和外部通信，那么模擬電源更有可能提供最經(jīng)濟有效的解決方案。數(shù)字電源設備(包括控制設備和管理設備)可適合于為用戶提供更大的靈活性，從而設備可編程并且定制性能模式以適合單獨客戶的要求。通過數(shù)字總線與該設備通信使用戶回讀關(guān)鍵性能數(shù)據(jù)并且做優(yōu)化設備性能的調(diào)整。因此，在要求高級別的復積分、設計和特定用戶要求之間的靈活性、和(或)智能系統(tǒng)管理的應用中，數(shù)字電源可能具有優(yōu)勢。<BR><BR> 目前，模擬電源管理解決方案占電源管理市場的絕大部分。但是，有許多證據(jù)表明數(shù)字電源市場正在增加。數(shù)字電源可能在要求高復雜度和(或)需要與系統(tǒng)處理器通信信息應用領(lǐng)域提高市場份額。因此，其切入點可能在AC/DC電源系統(tǒng)，稍后將轉(zhuǎn)移到帶隔離DC/DC電源系統(tǒng)，然后是不帶隔離的DC/DC(穩(wěn)壓器)電源系統(tǒng)。對數(shù)據(jù)通信回讀和動態(tài)性能調(diào)節(jié)以提高系統(tǒng)效率和利用率的系統(tǒng)要求將加速數(shù)字電源的采用。<BR><BR> 對于一個簡單的、固定功能的應用，模擬電源管理可能保持較大的成本競爭力。對于要求靈活性和(或)通信的較復雜功能的IC，數(shù)字電源管理不僅具有低成本競爭力并且在許多情況下可能是唯一的選擇。<BR><BR> ADM1041是ADI公司2004年推出的數(shù)字電源管理、電源控制器解決方案，針對AC/DC和DC/DC電源供電。ADM1041在電源產(chǎn)業(yè)的市場份額已顯著提高并且成功用于所有主要的高密度應用原始設備制造商。ADI于今年5月推出了一系列用于刀片服務器、刀片個人計算機和先進電信計算架構(gòu)卡，滿足降低功耗、成本和散熱難題要求的數(shù)字電源監(jiān)視器。