数字电源电路

A. 数字电源的组成结构

数字电源的关键数字器件有数字电源驱动器、数字电源PWM控制器和数字信号处理器等。 目前，数字控制电源驱动器芯片中比较典型的应用有美国德州仪器公司(TI)公司的UCD7100/7201芯片。二者的区别是：UCD7100为单端输出，UCD7201为双端输出，额定输出电流均为±4A，可驱动MOSFET开关功率管，均可适配UCD9110/9501型数字控制器。主控制器可监控其输出电流，快速检测过流故障并迅速关断电源，检测周期仅为25ns.
现以UCD7100为例，该芯片主要包括3.3V电压调整器及基准电压源、触发器、施密特比较器、欠压关断电路、控制门、True Drive驱动器等部分组成。“True Drive”(真驱动)为TI公司的专有技术，它是由并联双极性晶体管和MOSFET管组成上拉/下拉电路构成的混合输出级。其优点是驱动能力强，在低电压时也能正常输出，并能在极低输出阻抗下控制外部功率MOSFET的过压、欠压保护，功率MOSFET不需要接起保护作用的肖特基钳位二极管。UCD7100能在几百FIS的时间内给MOSFET的栅极提供一个高峰值电流，快速开启驱动器。UCD7100的高阻抗数字输入端(IN)能接收3.3V逻辑电平、最高开关频率达2MHz的信号。利用施密特比较器能将内部电路与外部噪音隔离。若控制器的PWM输出停在高电平上并发生过电流故障，电流检测电路就关断驱动器的输出，系统可进入重试模式。通过DSP或MCU内部的看门狗电路，能重新启动片。UCD7100内部的3.3V/10mA电压调整器可作为数字控制器的电源。 美国德州仪器公司(TI)公司的UCD8220/8620是受DSP或MCU数字控制的双端推挽式PWM控制器。二者区别是UCD8220可利用48V低压启动，UCD8620内部增加了110V高压启动电路。
该芯片主要包括3.3V电压调整器及基准电压源、脉宽调制器(PWM)、驱动逻辑、推挽式驱动器、欠压关断电路、限流电路、电流检测电路。UCD8220/8620可运行在峰值电流模式或电压模式，不仅能对极限电流进行编程，还输出一个能受主控制器监控的极限电流数字标志。 目前，专为数字电源系统配套的数字信号处理器有美国德州仪器公司(TI)公司的UCD9501、TMS320F2808和TMS320F2806等。它们内部主要包含100MHz的32位CPU、时钟振荡器、3个32位定时器、看门狗电路、内部/外部中断控制器、SCI总线、SPI总线、CAN总线及I2C总线接口、12路PWM信号输出、系统控制器、16通道12位ADC、16K×16Flash、6K×16SARAM、1K×16ROM.它采用标准的3.3V输入/输出接口，与UCD8K系列完全兼容，利用Power PADTM HTSSOP和QFN软件包可进行编程。

B. 数字电源与模拟电源是什么

数字电源主要是开关电源的外特性。一是指数字电源的“通信”功能，二是指数字电源的“数控”功能，三是指数字电源对温度等参数监测功能。

模拟特性电源是采用先进的单片计算机技术和大功率高频开关直流稳压电源技术相结合，实现直流电源模拟大容量蓄电池输出特性，是给起动机提供模拟蓄电池特性的动力源，电源计算机设定或数字面板设定输出电压，具有缺相、限流保护，操作方便简捷。

与传统的模拟电源相比，数字电源的主要区别是控制与通信部分。在简单易用、参数变更要求不多的应用场合，模拟电源产品更具优势，因为其应用的针对性可以通过硬件固化来实现，而在可控因素较多、实时反应速度更快、需要多个模拟系统电源管理的、复杂的高性能系统应用中，数字电源则具有优势。

(2)数字电源电路扩展阅读：

电源电池容量是指电池所能储存的电荷量，电源电池容量的符号为Q，单位为库伦（C），但日常生活中多以安培小时（Ah）为单位，由于日常生活使用的电池也有容量相对较少，所以也有用毫安培小时（mAh）单位，也即千分之一安培小时，例如手机所使用的电源电池通常以后者为标记。

决定电源电池容量的因素有： 电池的种类（也即制造电池的物质）：同一体积，不同种类的电池有不同的容量，例如锂电池的容量较很多其他电池为高。 电池的体积：由于物质的化学能的能量密度是固定的，因此体积越大，总藏能量就越多，例如一枚AA电池的容量比AAA电池为大。

电源电池的温度越低，电池的有效容量会减小，不同种类的电池减小的程度各有不同，所以在寒冷地区使用电池时需要特别留意。 放电速率：放电电流越大，同一电池的有效容量会越小，所以推高耗电的电器时电池的容量会减少，例如一枚能点亮2W灯泡一小时的电池，推动4W灯泡时就不能有半小时，必定比半小时短些，短多少就视乎电池种类等因素而定。

C. 各位友友，请问下~模拟电路电源，数字电路电源；模拟信号，数字信号；模拟地，数字地，电源地的意思及区别

模拟电路电源和数字电路电源本质上没有什么区别都是直流电源，用于给模拟电路供电的电源也可用来给数字电路供电，不过一般的数字电路供电电压有所限制（多为3.3V、5V），反过来只要数字电路的电源电压满足模拟电路的工作条件也可以给模拟电路充当电源使用。
但是如果一个系统中即存在数字电路有存在模拟电路时，为了避免两种不同单元电路之间发生相互干扰，模拟单元电路的供电和数字电路的供电一般是分开的，单独给模拟单元电路供电的电源就称为模拟电源，单独给数字单元电路供电的电源称为数字电源。
所谓模拟信号是指信号的幅值是时间的函数，模拟信号的幅度是连续变化的，没有间断。
所谓数字信号是指信号的幅值不是时间的函数，数字信号的幅度不是连续变化的，而是呈阶跃变化。
所谓模拟地是指模拟单元电路中的零电位参考点。
所谓数字地是指数字单元电路中的零电位参考点。
所谓电源地就是指整个系统中的零电位参考点，对于单极性电源供电系统来说，电源地一般指电源的负极。
一个系统中同时存在模拟单元电路和数字单元电路时，一般不同单元电路的零电位参考点是分开的，模拟单元的“地”和数字单元电路的“地”都需要分别用导线接到电源的“地”上，这样可以避免数字信号和模拟信号共用地线时，数字信号和模拟信号在共用地线上产生串扰。

D. 怎么区分模拟电源和数字电源，如下电路原理图。

设计电路要注意在源头抑制干扰，在每片数字芯片的电源与地之间，用最短的路径焊接高频滤波电容，如：CC1 高频瓷介电容 。耗电大的、干扰大的芯片，安装位置要靠近电源，并且选用钽电解电容滤波。

E. 电路设计中数字电源、模拟电源的使用

A/D、 D/A作为数字电路与模拟电路的分界器件，A/D之前、D/A之后的都是模拟电路，接模拟电源。我的经验是：
1。模拟地、数字地分开走线，最后在电源一点共地。
2。弱电地走向强电地。
3。高频回路要大面积（岛状互联）接地。
4。每块数字IC的电源脚和接地脚用高频小电容直接连接滤波，在干扰信号的源头抑制干扰，不要因为印刷版走线美观而走长线连接。

F. 电路原理图中哪些是数字电源、模拟电源、IO电源

数字电路工作在开关状态，对电源电压干扰严重，在复杂的电路中，数字电路与模拟电路采用不同的稳压电源，数字电路与模拟电路分开布线，最终一点共地。

题图是采用 USB 接口供电的小功率电路，就不一定分开供电，左图只有一个电源标示 ，判断不出来电路是否包含数字与模拟两部分电路。

右图是公用电源，通过LC 滤波器，隔离不同功能的电源，显然电路有数字与模拟之分，但是没有独立供电，抗干扰能力较差。

设计电路要注意在源头抑制干扰，在每片数字芯片的电源与地之间，用最短的路径焊接高频滤波电容，如：CC1 高频瓷介电容 。耗电大的、干扰大的芯片，安装位置要靠近电源，并且选用钽电解电容滤波。

电源电压保持不变,当开关断开时,灯L1L2是串联的；当开关S闭合时，灯L2被短路，电压表示数 （变大），电流表示数 （变大）

电压不变，电灯是纯电阻，根据I=U/R，可以知道电阻变小电流变大，L1两端的电压由原先的和L2分担电源电压，后面开关断开则全部电压加在L1上。同时等于是整个电路的R变小了（少了串联的L2）所以电流变大。

电流表最小示数为0.2A，当滑动变阻器滑到最右边时电阻最大，整个串联电路电阻也最大，电流表示数最小。

2、电压表最大示数为4V，电压表测量的是滑动变阻器的电压，也是当滑动变阻器滑到最右端，也就是当电阻值最大时电压表示数最大。

3、那么滑动变阻器的最大电阻可求：R=U/I=4伏/0.2安培=20欧姆。

4、灯L的最大功率是滑动变阻器阻值为零时，最小功率是滑动变阻器阻值为最大时，滑动变阻器阻值最大时功率为P=UI=4x0.2=0.8W，那么设灯的电阻为R电源电压为U(电路题中这两个量一般都是不变的，所以要记住设他们为未知数）那么灯最大功率为:P最大=U^2/RP最小。

G. 什么是数字电源，什么是模拟电源

数字电源的关键是电源管理、控制信号的数字化处理，其基本要求是：在保障稳定性的前提下，具有快速性、平稳性和准确性。数字电源有用 DSP 控制的，还有用 MCU 控制的。相对来讲，DSP 控制的电源采用数字滤波方式，较 MCU 控制的电源更能满足复杂的电源需求、实时反应速度 更快、电源稳压性能更好。数字电源是可编程的，比如通讯、检测、遥测等所有功能都可用软件编程实现。另外，数字电源具有高性能和高可靠性，非常灵活。

模拟电源：即变压器电源，通过铁芯、线圈来实现，线圈的匝数决定了两端的电压比，铁芯的作用是传递变化磁场，(我国)主线圈在50HZ频率下产生了变化的磁场，这个变化的磁场通过铁芯传递到副线圈，在副线圈里就产生了感应电压，于是变压器就实现了电压的转变。

H. 关于电路中芯片供电的问题，数字电源和模拟电源的区别

数字电路工作在开关状态，瞬间电流很大，各个逻辑门此起彼伏，使得电源与地线上的干扰脉冲较高，电源质量严重恶化，如果和模拟放大器共用电源就会降低信噪比，甚至淹没小的输入信号。

采用模拟电路与数字电路分开供电是基本的抗干扰措施，可以有效降低数字电路对模拟电路的干扰。

I. 什么是数字电源，跟模拟电源最本质的区别是什么

1、优势不同

在简单易用、参数变更要求不多的应用场合，模拟电源产品更具优势，因为其应用的针对性可以通过硬件固化来实现，而在可控因素较多、实时反应速度更快、需要多个模拟系统电源管理的、复杂的高性能系统应用中，数字电源则具有优势。

2、控制方式不同

在复杂的多系统业务中，相对模拟电源，数字电源是通过编程来实现多方面的应用，其具备的可扩展性与重复使用性使用户可以方便更改工作参数，优化电源系统。通过实时过电流保护与管理，它还可以减少外围器件的数量。 数字电源有用DSP控制的，还有用MCU控制的。相对来讲，DSP控制的电源采用数字滤波方式，较MCU控制的电源更能满足复杂的电源需求、实时反应速度更快、电源稳压性能更好。

(9)数字电源电路扩展阅读：

模拟信号的主要优点是其精确的分辨率，在理想情况下，它具有无穷大的分辨率。与数字信号相比，模拟信号的信息密度更高。由于不存在量化误差，它可以对自然界物理量的真实值进行尽可能逼近的描述。模拟信号的另一个优点是，当达到相同的效果，模拟信号处理比数字信号处理更简单。模拟信号的处理可以直接通过模拟电路组件（例如运算放大器等）实现，而数字信号处理往往涉及复杂的算法，甚至需要专门的数字信号处理器。

数字信号转换为模拟信号更为简单易懂。实际上，数模转换可以看成是对数字信号译码，数模转换是将输入的二进制数按其实际权值转换成对应的模拟量，然后将各个位数对应得到的模拟量相加，得到的总模拟量就与输入的数字量成正比，这就实现了数字信号到模拟信号的转换。