数字电源和模拟电源在实际电路应用中的区别，附实战方案

发布时间：2024-11-14 阅读量：1936 来源: 我爱方案网作者: bebop

数字电源即通过一颗通用的数字信号控制器，完成传统模拟电源控制IC所具备的PWM、保护、环路补偿等功能，同时具备通信监控功能。

数字电源技术在精度、响应速度、灵活性、集成性、效率、故障诊断、可靠性和用户体验等方面优于传统模拟电源。通过这些优势，数字电源能够更好地满足现代高性能系统对可控性和快速实时反应的要求，而模拟电源具有简单、直观、易于理解等优点，适用于一些传统的电子设备。

数字电源的数字信号控制器取代了模拟电源的控制芯片、环路补偿的运放及相关器件。软件处理的灵活性是传统模拟电源远不能比的，比如软件可以处理电路保护、非线性计算等任务，硬件层面关注功率电路、磁性器件、驱动电路、采样电路等电路设计。

控制器主要分为通用处理器和专用控制芯片两类：

通用数字信号控制器：即是一个运算能力较强的MCU，比如TI的TMS320F2802x/03x系列，Microchip的dispic系列，Freescale的DSP，Freescale被收购后叫NXP，又推出了Kinetis系列的针对数字电源的和电机控制的芯片，与之前Freescale的DSP相比而言，内核变为arm内核。ST也有一些数字电源的通用控制器。

专用数字电源控制芯片：比如TI的UCD系列，cortex-M3内核，该芯片把环路固定在芯片内部由硬件实现，环路参数可以更改，但结构没法改，环路的数量也有限。相对于DSP，优点是环路控制频率可以做的很快，环路带宽可以做高，但是不灵活。DSP的环路是软件实现的，由于采样及控制频率的限制，环路带宽做不了太高。

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数字电源和模拟电源在电路应用中的区别

1. 控制精度和稳定性

数字电源的控制精度和稳定性通常高于模拟电源。由于数字电源采用数字信号处理技术，可以对输入的模拟信号进行高精度、高稳定性的处理。而模拟电源的精度和稳定性受到放大器和滤波器等模拟器件的限制，可能无法达到较高的水平。

2. 可编程性和远程控制能力

数字电源具有可编程性和远程控制能力，可以根据不同的应用需求进行编程和远程控制。而模拟电源不具备这些功能，需要手动调节或通过外部控制器进行控制。

3. 适应性和兼容性

数字电源具有较强的适应性，可以适应不同的应用场景和电子设备。同时，数字电源可以通过软件升级来适应未来的新技术和市场变化。而模拟电源的适应性和兼容性相对较差，可能无法适应不断变化的电子设备和技术要求。

4. 体积和成本

通常来说，数字电源的体积比模拟电源大，成本也更高。因为数字电源需要更多的电子器件和处理器件来实现其功能。而模拟电源采用简单的模拟电路设计，体积较小，成本较低。

综上所述，数字电源具有更高的精度、更快的响应速度、更强的稳定性、便于集成和控制、功能更加多样化等优势。通过数字控制设定开关电源的内部参数可以改变电源特性，还可以在实现电源管理的同时最大限度地降低损耗，满足复杂的高性能系统对可控性和快速实时反应的要求。

实战方案

意法半导体3 kW 全桥 LLC 谐振数字电源方案

方案简介：

一款数字控制的3 kW全桥LLC谐振DC-DC转换器，具有输出同步整流功能。该套件由电源板、数字控制板、适配器板和固件模块组成。

LLC转换器的全桥初级部分基于MDmesh DM2功率MOSFET，可实现高效率性能。PWM开关频率通过数字控制来调节输出电压。该转换器在接近谐振的频率下工作，以最大限度地提高效率，并在整个工作范围内实现零电压开关（ZVS）。

数字控制板上的STM32F334微控制器嵌入了高分辨率定时器，可实现更精细的调节，并可通过 USART、CAN、SMBus 和光耦合串行通信来传输状态信息。

方案特点：

额定功率：

输入直流电压：375 V 至 425 V
输出电压：48 V
最大输出电流：62.5 A
输出功率：3 kW
峰值效率：95.3%
高频变压器隔离电压：4 kV

谐振和开关频率：

最大DC-DC开关频率：380 kHz（启动时）
闭环开关频率：120kHz 至 250kHz
谐振频率：175 kHz

保护机制：

输入和输出端的欠压和过压保护
过热保护
短路保护
根据输出功率和温度调节空气流速的强制冷却

效率：

自适应同步整流
轻负载突发模式

应用场景：

通信电源，服务器电源，PV储能电源，UPS不间断电源

小华HC32F334 3kW 两相交错全桥LLC方案（参考设计）

方案简介：

交错式LLC电源拓扑能大幅度降低LLC输出电流纹波，可以减少输出侧滤波电容，从而减少系统体积；扩大单相LLC变换器的输出功率容量，相比直接并联，多相交错后相间易于均流；轻负载时还可以以单相全桥模式工作。所以已经广泛应用在中大功率工业领域。小华HC32F334专用数字电源控制器结合了交错LLC的发波时序和保护需求，完全自主开发设计，支持12路130ps高精度HRPWM。

方案特色：

输入电压：DC 380-420V

输出电压：DC 48V

功率：3000W

峰值效率：97%

谐振频率：132K

两相均流度：＞95%

输出纹波：＜1%

应用场景：

AC/DC、DC/DC数字电源应用，如通信与服务器电源、砖块电源、微逆、充电桩DC/DC等。

先楫HPM6280电源LLC方案

方案简介：

基于HPM6280高性能CPU实现400VDC转48VDC,功率1500W,效率达到了96%以上，实现400VDC转1500VDC,功率1500W,效率达到了96%以上

方案特点：

150-300K的PWM调制频率，CPU资源占用不到30%

应用场景：

服务器，光伏并网

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