數(shù)字與模擬的長(zhǎng)期爭(zhēng)論最近已擴(kuò)展到電源領(lǐng)域，引起模擬領(lǐng)域的關(guān)注和響應(yīng)。數(shù)字仍然在流行，但現(xiàn)實(shí)世界是模擬的。而電源與任何其他現(xiàn)實(shí)世界的系統(tǒng)沒(méi)有差別：電源輸出是模擬（電壓、電流、功率等）的，這與數(shù)字電視、數(shù)碼相機(jī)和數(shù)字蜂窩電話給出的模擬輸出（移動(dòng)視頻，靜態(tài)圖像，聲音等）具有相同的方式。除明顯的通信方面已存在相當(dāng)一段時(shí)間突出數(shù)字外，數(shù)字電源簡(jiǎn)單地涉及到電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)核心的一些處理單元，現(xiàn)正在改進(jìn)為數(shù)字化。然而，毫無(wú)疑問(wèn)，到模擬世界的接口—外層仍然保持模擬。

　　模擬電路是一款表示連續(xù)可變，可量測(cè)物理量（如長(zhǎng)度，寬度，電壓，壓力）數(shù)據(jù)的器件。然而，在模擬市場(chǎng)分類中，我們看到數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和接口產(chǎn)品是具有數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)和電路成分的器件。

　　實(shí)際上，在模擬領(lǐng)域，我們看到混合信號(hào)應(yīng)用的廣泛性，范圍從純模擬到數(shù)字以及從電源到信號(hào)。實(shí)際上，在每次技術(shù)歷程中模擬是產(chǎn)生新電路、新結(jié)構(gòu)和新方案的一種豐富的基本元素。如市場(chǎng)情報(bào)公司的數(shù)據(jù)報(bào)告所示，模擬已成為一個(gè)大的混合信號(hào)領(lǐng)域，它跨越純模擬到數(shù)字的全部電路領(lǐng)域。

　　模擬繼續(xù)在增長(zhǎng)，不管數(shù)字化的每個(gè)實(shí)際現(xiàn)象。這是因?yàn)橐陨纤龅脑蚝湍M保持無(wú)可比擬的創(chuàng)新領(lǐng)域：１０年前沒(méi)有容性穩(wěn)壓器（電荷泵），５年前沒(méi)有ｌｅｄ驅(qū)動(dòng)器，這種創(chuàng)新還將繼續(xù)。結(jié)果，純模擬電路的數(shù)字化在寬廣限定的模擬市場(chǎng)保持家用增長(zhǎng)現(xiàn)象，確認(rèn)模擬的領(lǐng)先創(chuàng)新能力�？隙ǖ恼f(shuō)，沒(méi)有模擬不可能有模擬的數(shù)字化。

　　數(shù)字化的局限性

　　圖１示出一般電源轉(zhuǎn)換和管理系統(tǒng)的框圖。框圖中的單元（電源基準(zhǔn)，ｄ／ａ，驅(qū)動(dòng)器，濾波器）是連接“外部”模擬世界的特征元件，如上述原因它們將保持摸擬。框圖中的通信單元是數(shù)字（串行或并行通信總線）的�？刂茊卧�，傳統(tǒng)上用模擬方法實(shí)現(xiàn)，但最近５年改變?yōu)閿?shù)字實(shí)現(xiàn)。

　　當(dāng)今業(yè)內(nèi)趨勢(shì)表明電源轉(zhuǎn)換（伺服控制算法）和電源管理（新的串行或并行總線協(xié)議通信，定序電路等）的數(shù)字控制結(jié)構(gòu)正變?yōu)槌墒�。未�?lái)幾年，預(yù)測(cè)這些結(jié)構(gòu)可以替代模擬對(duì)應(yīng)部分。

　　電源繼續(xù)處于一個(gè)艱難的環(huán)境下，對(duì)半導(dǎo)體器件有很大的壓力。開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器中的電感器或電機(jī)中的線圈，以大于ｖｃｃ電源和低于它的電壓尖峰信號(hào)周期性地使電子電路激化。這樣的過(guò)壓和欠壓偏移勢(shì)必會(huì)喚醒半導(dǎo)體器件中的寄生晶體管，這會(huì)對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生有害的影響。如何使這些有害影響不連接到外部世界，這不是數(shù)字電子的范圍。這是一個(gè)相當(dāng)難解決的問(wèn)題，甚至對(duì)于最有經(jīng)驗(yàn)的模擬設(shè)計(jì)人員也成為一個(gè)重要的難題。事實(shí)上，寄生參量問(wèn)題使電源／模擬設(shè)計(jì)變成為一種藝術(shù)，而不是科學(xué)。現(xiàn)在沒(méi)有ｓｐｉｃｅ仿真器能模擬寄生晶體管的三維效應(yīng)，而只要這樣情況繼續(xù)存在，模擬將繼續(xù)是少數(shù)熟練設(shè)計(jì)人員手中的“黑魔術(shù)”。

　　模擬和數(shù)字結(jié)構(gòu)

　　圖２示出電壓穩(wěn)壓器的典型模擬控制實(shí)現(xiàn)框圖，是圍繞調(diào)制器構(gòu)建脈寬調(diào)制（ｐｗｍ）開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器。模擬調(diào)制器由一個(gè)比較器構(gòu)成（調(diào)制波形示于圖３），比較器的輸入是周期為ｔ的周期性逐段線性（三角或鋸齒）調(diào)制波形ｖｓｔ，另一個(gè)輸入為誤差信號(hào)ｖε。如準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)誤差信號(hào)ｖε處在調(diào)制波形的最小和最大之間，則這兩個(gè)波形的交叉點(diǎn)決定‘ｏｎ’脈沖的周期ｔｏｎ。因此，比較器輸出產(chǎn)生一個(gè)方波ｖｓｗ，其平均值與ｄｃ輸出電壓ｖｏ相同。在此方法中，ｐｉｄ（比例－積分－微分）單元可以用一個(gè)運(yùn)放和外部無(wú)源元件（補(bǔ)償電阻器ｒｃ和電容器ｃｃ）實(shí)現(xiàn)，或用集成有ｒｃ、ｃ２補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的單片實(shí)現(xiàn)。

　　圖４示出一種數(shù)字控制結(jié)構(gòu)，其中輸入誤差信號(hào)（ｖｆｂ－ｖｒｅｆ）經(jīng)模／數(shù)轉(zhuǎn)換器（ａｄｃ）轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，此后進(jìn)行ｐｉｄ補(bǔ)償和數(shù)字調(diào)制（ｄｐｗｍ）。

　　數(shù)字電源轉(zhuǎn)換控制環(huán)路的核心是數(shù)字調(diào)制器。圖５示出用環(huán)形振蕩器實(shí)現(xiàn)數(shù)字調(diào)制器方法，這是一種簡(jiǎn)單和有效的方法。在此實(shí)例中，環(huán)形振蕩器工作頻率為１ｍｈｚ（ｔ＝１ｍｓ），此頻率也是數(shù)字ｐｗｍ系統(tǒng)的時(shí)鐘頻率，環(huán)形振蕩器由２５５個(gè)電路構(gòu)成（在環(huán)形振蕩的最簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)方法中，門電路數(shù)必須是奇數(shù)），以對(duì)應(yīng)于８位分辨率。每個(gè)門電路輸出都是比前一個(gè)門電路延遲１／２５５時(shí)鐘周期，大約為４ｎｓ。

　　適當(dāng)?shù)剡x擇門電路之間的時(shí)間延遲，可以產(chǎn)生數(shù)字調(diào)制器輸出處的‘ｏｎ’脈沖，通過(guò)由數(shù)字誤差信號(hào)電壓ｄｖε驅(qū)動(dòng)的數(shù)字選擇器可以進(jìn)行這種選擇。

　　選擇控制算法

　　若被穩(wěn)壓的系統(tǒng)是真正線性的，這意味著工作模式是連續(xù)不變的或者是平穩(wěn)的，則模擬通常是采用的方法。臺(tái)式ｃｐｕ電壓穩(wěn)壓器就是這樣情況，