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在電源上增加數(shù)字控制可能并不是全新的，但各種市場驅動因素結合在一起，刺激了令人驚訝的一系列細分行業(yè)的采用。
數(shù)字電源的好處出現(xiàn)
電源中的數(shù)字控制是一個廣泛的領域，從基本的數(shù)字信號(例如開/關)到傳統(tǒng)的模擬控制器，再到更復雜的操作，包括數(shù)字信號處理器(DSP)。雖然后者代表了額外的成本，但芯片價格的快速下降和制造商日益復雜的需求意味著采用率正在飆升。
全數(shù)字電源有明顯的好處，主要是因為它們較大地提高了靈活性。根據(jù)不同的應用，甚至環(huán)境因素和系統(tǒng)性能變量來調整電源性能特征的可能性，開辟了廣闊的實際利益領域，尤其是節(jié)省成本。
因為帶有DSP的新微控制器可以在每個開關周期對輸出電壓進行采樣，監(jiān)控故障和狀態(tài)條件、響應警告和事件記錄都是以前需要更改硬件的實用選項。在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(IIoT)設備需求和部署不斷增加的世界中，通常在物理訪問較具挑戰(zhàn)性的應用中，這種靈活性很強大。此外，由于許多原因，許多此類設備位于網(wǎng)絡邊緣，因此在此級別進行實時監(jiān)控的價值是有益的，尤其是預測性維護和提高效率。
IIoT價值：一切盡在數(shù)據(jù)中
智能工廠或工業(yè)4.0制造應用特別適用于數(shù)字控制電源。詳細的日志記錄可以與AI工具或儀表板中的其他數(shù)據(jù)集成，以確保實時管理性能參數(shù)。一個隱藏的好處是可以從這些日志中提取歷史性能數(shù)據(jù)的“數(shù)據(jù)湖”，從而極大地增強預測性和預防性維護建模。
可編程、堅固的電源需求
這種數(shù)字可編程能力在堅固耐用的組件及其預期的操作環(huán)境中變得尤為重要，從而延長了產(chǎn)品壽命并提高了能耗。通過將電源性能與系統(tǒng)功率預算進行映射和匹配來優(yōu)化能耗在更極端的條件下具有特殊價值，在這些條件下，熱變化可能會影響標準性能。因此，不僅IIoT企業(yè)對數(shù)字電源產(chǎn)生了積極的興趣。根據(jù)最近的分析報告，全球軍事需求正在迅速增加，特別是由于數(shù)字電源管理提供的改進。
軍事和電信興趣加速
透明市場研究(Transparency Market Research)的一份報告預測，到2026年，全球下一代軍用電源市場的價值預計將達到201.117億美元，在該預測期內(2018年至2026年)的復合年增長率為5.2%。根據(jù)TMR分析，可編程電源細分市場占有較大的市場份額，預計到2026年將以5.5%的復合年增長率增長。來自電網(wǎng)電能質量不穩(wěn)定的電子設備——無論這種不穩(wěn)定是由日常環(huán)境因素還是惡意行為者造成的。
數(shù)字可編程和堅固耐用的電源的另一個主要增長市場當然是電信行業(yè)，該行業(yè)需要可安裝在電信塔中的堅固耐用的電源。這些塔面臨著各種各樣的挑戰(zhàn)，從海岸附近的高鹽海洋環(huán)境到塵土飛揚的城市地區(qū)，以及介于兩者之間的一切。將維護成本保持在較低水平對于控制利潤率至關重要，尤其是在考慮5G網(wǎng)絡升級的新成本時。
實施優(yōu)勢和技巧
雖然數(shù)字電源管理解決方案可以從眾多應用和環(huán)境中受益，但縮小特定應用的范圍至關重要。盡管數(shù)字電源管理的主要優(yōu)勢(例如降低成本和組件數(shù)量、改進開發(fā)時間范圍以及增加DC-DC轉換器選項)吸引了大量關注，但這里也存在設計挑戰(zhàn)。
關鍵考慮因素包括通用電源設計要求，例如減少不良紋波和管理直流電阻(DCR)，以及特定的數(shù)字電源管理挑戰(zhàn)，最關鍵的是控制算法和固件設計。事實上，這些是造成許多延遲數(shù)字電源管理實施的原因。控制算法尤其重要。雖然它可以在“軌道上”進行優(yōu)化和更新，但在設計過程的早期階段就需要足夠的專業(yè)知識，這一點至關重要。
其中一個核心設計挑戰(zhàn)是穩(wěn)定性，傳統(tǒng)上這迫使模擬系統(tǒng)采用一系列昂貴的補償技術。數(shù)字電源管理系統(tǒng)可以解決這個難題，提供具有高帶寬和改進的瞬態(tài)響應的無補償電源轉換器。這是通過創(chuàng)建一個完全合成的電流控制回路來實現(xiàn)的，該回路提供逐周期相電流平衡。這對于廣泛用于渲染和人工智能(AI)操作的大型CPU、FPGA或ASIC陣列的復雜多相電源尤為重要。
數(shù)字電源管理的一個主要優(yōu)點是可以通過軟件控制和監(jiān)控每個設置，從而使設計和調整回路變得更簡單。不過，隱藏的好處是在調試時間，因為電源的狀態(tài)和條件是立即清晰的。隨后在軟件和近實時中調整濾波器和補償噪聲條件的能力增加了解決出現(xiàn)的任何特定挑戰(zhàn)并加快進程的靈活性。
最后，由于電源應以較佳水平運行，因此散熱性能應很出色，在許多情況下，可以優(yōu)化甚至省略氣流和散熱器等冷卻裝置。這有助于實現(xiàn)纖薄的設計，可以更輕松地裝入有限的空間和機柜。
未來：模擬和數(shù)字相結合
不難看出為什么電源的數(shù)字控制正在全面發(fā)展。從提高靈活性和降低運營成本到在崎嶇且難以進入的位置延長使用壽命，以及與更廣泛的IIoT策略(如預測性維護和建模)集成，其好處很多。雖然模擬控制在簡單和低功耗的應用中仍然可以發(fā)揮作用，但正在興起的革命確實將被數(shù)字化。
(原標題：數(shù)字電源：一場安靜的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)革命)
浙公網(wǎng)安備 33010602000006號
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