电动汽车系统中通过隔离降低EMI的三种方案

　　如果内核电压超过规定容差极限，那么数字IC可能会开始复位，否则就会产生逻辑错误。为了防止这一情况的发生，设计人员需要特别注意所使用的POL模块的瞬态性能。数字负载（例如的AlteraArria10）要求极为快速的瞬态响应和极低的电压偏离。为了达到这些目标，许多附加的输出电容器通常会被添加到DC/DC转换器中，以提供直到其反馈环路能够响应的保持时间。从而构成完整的电源解决方案。

　　多年来，电容技术不断发展，容积效率不断提高，即便使用更高的容积效率，整个电源解决方案也会超过单个电源模块体积的两倍。这就要求占用PCB较大的空间。然而，在今天更为小型化的系统中通常不能提供这样大的空间。另外，在计入电容器成本的情况下，电源材料的整体成本也会超出电源模块成本许多。

　　随着DC/DC电源模块技术的不断创新，系统设计人员现在可以在使用更少输出电容的同时，获得更快的瞬态响应、更小的电压偏离。Altera推出的更新版本CycloneVSoC的电源参考设计，便是一个典型的例子。这些高度集成的电源解决方案可以使得输出电容的数量减少一半（10个减为5个），极大程度地帮助用户简化了电源设计难度和成本。影响POL转换器性能的另一个决定性因素是噪声。开关式POL运行在不同频率上并共享一个共有输入总线时，由此产生的不同频率及其差异会造成拍频问题，对EMI滤波造成困难。Enpirion的EM1130模块具有Sync同步特性，该特性使得设计人员能够将多个EM1130模块的开关频率与特定频率同步，从而消除拍频，并使得EMI滤波更加轻松，而同时又不会增加任何的系统额外成本。

　　图2降低输出电容的数量简化电源设计尺寸和成本

　　数字电源的发展趋势

　　10多年前，当数字电源产品次出现时，大多数的电源设计工程师都对利用DSP的数字电源控制器代替模拟的PWM控制器的概念持怀疑态度，因为人们容易将数字电源和软件故障或者是因为系统死机引起的电源爆炸事故联系在一起。在包含了数字通信和控制复杂的功率系统所必需的全部功能性产品面世之前，这些基本概念是通过高成本的DSP或者性能有限的FPGA得到验证的。虽然数字电源技术已被证实具有提高功率系统性能的能力，但业界还不能接受利用数字技术处理原来一直通过模拟方式完成的工作。在过去的几年间，数字电源技术取得了巨大进步，市场分析人士以及投资者对其未来增长潜力非常乐观。

　　首先，我们要了解一下当前数字电源市场有哪些不同的解决方案，先了解清楚数字电源究竟意味着什么是很重要的。功率系统监视、监测、故障检测和数据记录是“数字电源管理”的一个重要方面，其可以通过价廉的微控制器、FPGA或者PLD实现，而时基要求比较低。不过，数字电源更具有挑战性的例子是“数字控制电源”，其中有一个或多个电源控制环路，以高速模数转换器（ADC）和微控制器、状态机或DSP控制算法为基础。

　　根据半导体市场研究机构IMS估计，数字功率半导体市场将从2012年的27亿美元增长到2017年的124亿美元。服务器现在是数字电源的大单一市场，预计2013年占到整体营业收入的33%。2012-2017年该领域的复合年度增长率将达44.8%。增长快的数字电源应用领域将是照明，预计2012至2017年，该领域的复合年度增长率将达146%。其中来自LED照明解决方案的使用不断增长，尤其是需要满足切相调光解决方案适合采用数字电源控制来实现对不同相位调光器的兼容性。同时，笔记本与平板电脑中的PFC数字电源的复合年度增长将分别达99%和82%。主要家用电器中数字电源将增长76%，手机中数字电源将增长52%。从中可以看出，未来几年内数字电源的营收增长势头将远远超过模拟电源。

　　不论是对PFC应用，还是POL应用，一个可以配置在许多OEM（原始设备制造商）产品平台上的控制器有助于加快开发速度，并减少需维护的元件库存，以提高更高的价值。

　　数字电源更适合于更大功率的应用，因为这类应用需要一个或多个PFC（功率因数校正）稳压器、多个隔离和非隔离的电源轨，以及复杂的冷却温度曲线。服务器电源系统就是数字控制和电源管理在分布式电源架构中提供性能和效率优势的实例之一。随着越来越多的数字电源进入到服务器和计算功率领域，其他大功率DPA（分布式电源架构）系统（比如用于电信和数据通信的DPA系统）开始采用数字电源解决方案。

　　POL转换器一般为低电压、大电流数字负载（如FPGA、微处理器、DSP及其他具有极高动态特性的数字电路）提供电压。保持电压在1V左右的调节，同时利用纯模拟控制技术来满足近200A/ns的负载瞬态要求变得越来越困难。有些数字控制器能够提供在同类模拟IC中难以实现的功能，例如非线性控制。事实上，几乎所有的POL数字控制器都包含了一些不同的旨在改善瞬态响应的控制技术。这些专用控制算法构成了传统模拟电源公司进入数字电源开发的门槛。Altera的电源事业部在去年成功收购创新电源公司Enpirion的基础上，成功于今年12月在市场上推出一系列高性能的全集成数字电源解决方案。其中，EM1130内部采用数字内核实现控制环路，可以满足极为严苛的瞬态要求，实现极低的纹波电压（5mV峰峰值），以及在输出电压范围（0.6V~1.5V）实现极高的稳压±0.5%。同时可以支持PMBus通信接口，可以实现远程的电流、电压和温度监控。容－源－电－子－网－为你提供技术支持

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