多年來，電源設(shè)計(jì)師在如何選擇模擬電源控制器才能滿足規(guī)范要求方面取得了非常豐富的經(jīng)驗(yàn)知識。但隨著數(shù)字控制器的引入，這種選擇的難度有所增加。數(shù)字控制器要求設(shè)計(jì)師注重更加復(fù)雜的IC模塊�？够殳B濾波器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器和數(shù)字脈沖寬度調(diào)制器是數(shù)字控制器IC的核心。對這些模塊進(jìn)行重點(diǎn)考慮是獲得卓越的系統(tǒng)總體性能的關(guān)鍵。
高性能微處理器的電源要求正變得越來越高(見圖1)。在奔騰系列處理器出現(xiàn)之前，處理器核心工作電壓直接來自AC/DC銀盒的5V電源輸出。隨著內(nèi)核電壓的下降和電流要求的提高，業(yè)界轉(zhuǎn)而將來自銀盒的12V電壓輸入到同步降壓轉(zhuǎn)換器并產(chǎn)生核心電壓Vcore。為了盡量降低從12V調(diào)整到Vcore所產(chǎn)生的高紋波，從奔4系列處理器開始，多相降壓轉(zhuǎn)換器就成為了標(biāo)準(zhǔn)配置。為了滿足軟啟動(dòng)、順序上電、電壓識別(VID)和線載(LL)、等各種處理器電源規(guī)范，業(yè)界已有像Intersil公司的HIP6301這樣的基于模擬PWM技術(shù)的專用多相控制器集成電路。

圖1：處理器核心電壓/電流演變圖。
除了電壓和電流控制外，新的多相控制器還需要滿足許多其它規(guī)范要求，如VID編程、線載調(diào)節(jié)、順序上電、相位電流平衡以及監(jiān)視與保護(hù)等。多相控制器中的PWM功能變成只是所有控制器功能中的一小部分。對控制器提出的更多功能要求以及數(shù)字技術(shù)的不斷發(fā)展使得許多公司十分看好數(shù)字多相控制的前景。目前已有許多推薦解決方案，從使用數(shù)字處理器(DSP)、微處理器和微控制器，到Intersil公司推出的最新軟件可編程的混合信號集成電路ISL6592。
數(shù)字控制的好處
與模擬控制器相比，數(shù)字控制器有許多優(yōu)勢：更高的系統(tǒng)可靠性、靈活性和易于集成和優(yōu)化�？傊�，它們能夠提供很好的解決方案來滿足Vcore電源調(diào)整規(guī)范中的諸多要求。
基于數(shù)字控制器的系統(tǒng)使用更少的元器件，因此可以增加系統(tǒng)的平均無故障工作時(shí)間(MTBF)。例如，省去了反饋環(huán)路中的所有器件；測試選擇和基于設(shè)計(jì)規(guī)范來選擇元器件也被軟件編程所代替。為了滿足新要求而對設(shè)計(jì)做修改時(shí)不需要重新做電路布板，因此可以節(jié)省許多工程時(shí)間。這些設(shè)計(jì)修改可以用軟件來實(shí)現(xiàn)。
新增加的監(jiān)視保護(hù)和預(yù)防功能同樣會(huì)提高系統(tǒng)的可靠性。例如，工程師可以選擇監(jiān)視系統(tǒng)溫度來降低電流限制值，或打開風(fēng)扇。這種方案可以減輕對電源器件和風(fēng)扇的壓力，從而有利于提高系統(tǒng)可靠性，消除對器件規(guī)格的額外要求。
通過軟件修改控制器能使基于數(shù)字控制器的系統(tǒng)變得相當(dāng)靈活。為了滿足新要求，或優(yōu)化和校正系統(tǒng)，數(shù)字控制器可以增加、刪除和修改任何系統(tǒng)參數(shù)。例如，可以在不修改任何硬件的前提下對同一電壓調(diào)節(jié)器模型(VRM)進(jìn)行編程，以滿足線載、VID、電流或電壓要求等不同的處理器規(guī)格要求。由于能夠非常方便地集成通信功能，因此數(shù)字控制器能夠容易實(shí)現(xiàn)多個(gè)系統(tǒng)的集成和級聯(lián)。例如在多VRM電路板中，不用增加任何硬件即可通過標(biāo)準(zhǔn)通信總線實(shí)現(xiàn)電流共享。
數(shù)字控制IC的實(shí)現(xiàn)
為了選出理想的數(shù)字控制器IC，電源供電設(shè)計(jì)工程師必須考慮模擬控制器IC中一般不會(huì)有的許多數(shù)字IC模塊的性能和功能。數(shù)字控制器的核心主要由三個(gè)特殊模塊組成，它們是：抗混疊(anti-aliasing)濾波器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)和數(shù)字脈沖寬度調(diào)制器(DPWM)，如圖2所示。
1. 抗混疊濾波器
采樣理論指出，只有當(dāng)連續(xù)信號中沒有高于采樣速率一半以上的頻率分量時(shí)，這個(gè)連續(xù)信號才能被正確采樣。因此，如果采樣速率為2MHz，那么實(shí)用的抗混疊濾波器在1MHz處就應(yīng)該有-20dB的增益�？够殳B濾波器的重要性在于它對整個(gè)系統(tǒng)帶寬的控制效應(yīng)。例如，如果我們只有一個(gè)RC類型的低通濾波器，其傳輸函數(shù)是：

那么為了在2MHz采樣頻率的一半1MHz處獲得-20dB的增益，H_Alias極點(diǎn)應(yīng)該在100kHz，從而會(huì)在100kHz處引入45°的相位延遲。如果電源部分的開關(guān)頻率為1MHz，那么就很容易獲得交越頻率為200kHz的模擬控制環(huán)。在采用這種數(shù)字實(shí)現(xiàn)方法時(shí)，如果我們利用抗混疊濾波器禁止在反饋環(huán)路中引入任何相位延遲，那么交越(crossover)頻率將被限制在100kHz以下。為了解決這個(gè)問題，我們可以使用具有更多極點(diǎn)的有源濾波器，或提高采樣頻率。
2. A/D轉(zhuǎn)換器
A/D轉(zhuǎn)換器模塊主要由二個(gè)分電路組成：采樣保持和ADC本身。根據(jù)，采樣保持模塊將增加環(huán)路中的延時(shí)�？梢越票磉_(dá)為：
其中為A/D轉(zhuǎn)換器的采樣周期。
為了減少延時(shí)，即減少相位滯后，需要延長A/D轉(zhuǎn)換器的采樣周期。
有很多種類的ADC架構(gòu)可供選擇，它們的區(qū)別主要在分辨率、帶寬、精確度和電源要求方面。主