隔离电源—模拟还有优势吗

作者：Winter Cheng  德州仪器

我的第一个开关电源设计是一款用于汽车的 150W DC 至 AC 逆变器。那时是 1999 年，我的经理走到实验室，递给我一个精美的金属盒子，一头是点烟适配器，另一头则是 AC 插座。他告诉我这个盒子的输出是 120V AC 60Hz 方波，我的任务是开发一款可生成正弦波输出的更好产品。
我的原型设计样本盒中，有 PWM 控制器、一些比较器、放大器和电压参考。这个项目四个月后终止。我最后明白了，用这些器件根本无法在有电动螺丝刀插入 AC 插座时生成具有满意电压失真的美观正弦波，更别提膝上型电脑 AC 适配器等负载。毫无疑问这是个令人沮丧的经历，但这个项目确实让我考虑过通过某种“更智能”产品来实施高级算法。
三年后我第一次接触到数控电源。我使用门阵列逻辑 (GAL) 器件把 PWM 控制器输出的合规推挽式信号转换为相移全桥控制逻辑。不得不承认，GAL 器件的编程工作令人神往。
我第一次因为数字控制技术而感到惊叹是在 8 年前，当时我和一位构建千瓦级服务器电源的设计人员谈到过。他教会了我“自动调试”这个术语，意思是电源本身不但可根据各种输入及负载条件找到其最佳工作点，而且还可在整个时间或大幅变化过程中补偿组件偏移。我仍然记得那个时候。
当时能想到的唯一一个字就是“哇！”
我目前担任德州仪器 (ti) 高性能隔离产品线的市场营销经理，主要负责开发 UCD3138 系列数字电源控制器。能亲眼目睹数字革命的肇始，是我的荣幸。今天 UCD3138 数字 PWM 控制器与 C2000 微控制器系列同时代表着 TI 离线与隔离式 DC/DC 电源的旗舰级解决方案。
虽然数字控制如此热门，但值得一提的是，业界一流的隔离式电源模拟控制器（例如 UCC28251 与 LM5045 等）仍然具有极大作用和优势。
我有机会和来自各行各业的电源设计人员共事，因此清楚地了解数字电源控制器以及纯模拟控制器能给设计人员带来什么样的优势。
行业中似乎有这样一种观点：模拟控制已经或者即将退出历史舞台。与数字控制相比，模拟控制可充分满足极为不同的需求。
为帮助您确定如何在两种解决方案中做出选择，我制作了一个表格：

需选择模拟		需选择数字
系统要求……	部件	系统要求……	部件
超低待机功耗 例如：平板电脑／手机充电器、膝上型电脑 AC 适配器、摄像机以及游戏机等	UCC28710 UCC28740 LM5023	高级控制方案 例如：HV 空调、UPS 以及电动车辆等	C2000 系列
超低解决方案成本 例如：机顶盒 AC 适配器以及网络等	UCC28700 UCC28720	各种输入／负载／故障条件下的可靠性能 例如：进入预偏置负载的启动以及输入 DIP 瞬态等	UCD3138
超小外形 例如：电信 1/32 砖型电源模块	LM5025A LM5020	通信、诊断、热启动、自校准／自动调试 例如：基站 RRU 的电源以及太阳能系统等	UCD3138 UCD3138064 C2000 系列
超简单 例如：具有 PMW 逻辑和集成高电压驱动器／FET 的家用电器电源、为微控制器及 LED 显示器供电的非隔离式 AC/DC 降压以及 LED 灯等	UCC25230 LM5017 LM5018 LM5019	系统级效率优化 例如：服务器电源与高端网络等	UCD3138 UCD3138064

一位 E2E 会员在这里的微控制器论坛上发起了关于数字与模拟控制对比的讨论。如欲了解有关差分模拟控制与数字控制的更多详情，敬请访问该论坛。
有了隔离式电源，通常需要使用模拟 PWM 控制器，因为模拟与数字控制之间的选择永远都不会是黑与白那么明了。在某些情况下需要模拟控制器，而在某些情况下数字控制则具有明显优势。
非常不错的是，您可根据您的设计需求高度灵活地进行选择！