通过改进数位电源技术来提升云端设备节能效率

在节能趋势催化下，数位电源已打进PC和通讯领域等主流市场，并逐渐渗透至其他电子领域。由于数位电源可减少周边元件数量，并拥有更优异的即时控制与软体配置功能，将逐渐接替类比电源的地位，快速扩大市场渗透率。

关于交换式电源设计方案，数位电源已成热门话题，然而，一般工程师直觉反应就是为何要跳脱熟悉的类比设计，转而追求数位电源。主要塬因即为市场须要较传统类比电源更高性能，且成本相去不远的新一代电源控制解决方案。

尤其在云端运算(CloudComputing)服务蓬勃发展之际，伺服器激增导致大量耗电，让资料中心业者对设备节能要求更加严格；而用户端设备也诉求长时间待机能力，促使电源设计架构翻新。种种新的节能要求，无疑也为壮大数位电源设计助一臂之力。

数位电源定义分两类

数位电源一般有两种定义可循，首先是带有数位介面的电源设计，例如电源管理匯流排(PMBus)和I2C的模拟电源解决方案。其中的数位介面功能因产业需求而异，从只报告基本的状态监测资料，包括电压、电流和温度等参数，到能够改变类比调节器内的功能。这类产品通常具有电压模式、电流模式或其他模式的类比闭环功能。

至于第二种定义则属于正统的纯数位控制电源，其数位域中包含一种闭环功能，通过闭合环路，让用户几乎能控制每一种有关电源调变的功能。设计数位电源的主要动机就是以具有竞争力的价格实现更高的控制、效率和遥测水準;同时整合典型的模拟功能，进一步缩小晶片尺寸和降低元件数量，促进轻薄化电子设备的设计成形。

数字电源设计方式多样

至于数位电源的设计方式，一般可分为叁类，包括第一种以数位讯号处理器(DSP)或微控制器(MCU)为核心的方案，第二种采用现场可编程闸阵列(FPGA)，以及第叁种以专用状态机为主的设计形式。

通常系统功能要求愈复杂，采用DSP或MCU的可能性就愈高，而此类设计要求电源工程师能利用内核编写和编译代码，同时也要提升管理软体品质与安全问题等，故高阶交流对直流(AC-DC)电源通常采用DSP。至于以MCU构成的类比模组来达成数位电源设计并不理想，虽同样能提供很多功能，且比FPGA或状态机提供的更多，但器件很少能达到最佳性能。儘管MCU很灵活，但并不常用于高性能系统。

与此同时，FPGA则很少用于数位电源，因其不一定具有合适的类比转数位介面;另外，状态机属于专用器件，其逻辑闸数和成本最低。对于需要高灵活性的设计而言，工程团队须考虑、规定和实现各种特性，可与任何具有足够特性的解决方案一样灵活。