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。