電源供應器設計人員經(jīng)常面對種種相互沖突的要求。一方面要縮小體積、降低成本，另一方面又要提供更多功能并提高輸出功率。受原理上的限制，模擬電源供應控制器本身的功能有限，而模擬電源控制器的設計更是越來越復雜。由于這個原因，有些設計人員轉向了純數(shù)字電源設計。然而，對于許多設計人員來說，如此快速地轉換到陌生的領域并不容易。比較可行的折衷方法是采用傳統(tǒng)模擬電源供應器，但增加數(shù)位微處理器做為前端。

　　這種設計的優(yōu)點在于電源本身的控制仍然使用模擬技術來實現(xiàn)。因此電源供應器設計人員不需要從頭重新開始數(shù)字設計，就可以為現(xiàn)有設計增加新的功能。採用這種方法，設計中仍然使用熟悉的誤差放大器、電流檢測以及電壓檢測電路。當然，盡管有些設計單元（如補償網(wǎng)路）仍然采用分離元件，但其余部分則由微處理器來控制。

　　控制與監(jiān)測

　　微處理器能夠帶來的功能可分為四類：控制、監(jiān)測、判斷性功能及通信。下面我們將詳細討論這幾類功能。

　　類控制功能與微處理器和電源之間的硬件介面有關。在模擬設計中，非常重要的是要為連接微處理器保留介面。有些電源控制器在內(nèi)部產(chǎn)生控制信號（如參考電壓），這樣的控制器為微處理器提供的外部連接點很少。然而，像Microchip的 MCP1630電源控制器，在設計上就為微處理器提供了充足的連接點。就本文來說，我們假定電源控制器提供兩個控制點——關斷輸入以及設置參考電壓的能力，如圖1所示。盡管這樣兩個連接點看起來并不多，但已經(jīng)能夠提供功能非常強大的控制和復雜能力。

　　圖1：電源控制器提供關斷輸入及設置參考電壓的能力

　　名詞解釋：

　　Power Supply－電源

　　Error Amplifier－誤差放大器

　　PWM Output－PWM輸出

　　Current Sense－電流檢測

　　目前，微處理器在許多電源設計中的作用主要是監(jiān)測。許多微處理器都有搭載模擬數(shù)字轉換器（ADC）和模擬比較器。因此，微處理器在監(jiān)測輸入電壓、輸入電流、輸出電壓、輸出電壓和溫度等信號方面是理想選擇。

　　微處理器能夠監(jiān)測范圍如此廣泛的信號，就可以完成更多功能，如智能故障檢測。微處理器的多功能源于其可編程能力，可以方便地進行制訂來滿足設計要求。這樣，對于故障情況就可以分類進行處理。短暫的超載以及其他非關鍵故障可能只需要設置一個標志就可以了。而過熱的情形則可能需要關閉電源，直到故障排除。需要重新啟動電源的故障也可以進行更嚴格的控制。在某個時間段內(nèi)如果有太多的故障，微處理器就可以關斷電源。

　　微處理器的處理能力還可以實現(xiàn)復雜的計算測量，如功率的即時計算。在模擬系統(tǒng)中確定功率值需要進行復雜的模擬計算。但對于微處理器來說，這只是小事一樁。輸入功率、輸出功率、效率以及功率損失等參數(shù)都可以計算。

　　判斷性功能及通信

　　，微處理器的監(jiān)測功能還可以支援更功能，如故障預測。即時將工作電流與歷史資料進行比較，電源設計人員便可判斷導致電源故障的原因。電源本身具備預測自我故障的能力可以節(jié)約成本并提供更高的可靠性。

　　監(jiān)測資料并不僅僅是為了故障檢測。根據(jù)這些資料還可採取許多其他操作。這些任務就歸入判斷性功能的范疇。

　　判斷性功能給予電源設計人員為設計增加更大的靈活性、更多功能和保護能力。讓我們來考慮一下軟啟動或欠電壓鎖定的情況。利用微處理器來完成這些任務，鎖定電壓和緩啟動斜坡速率都是可編程的，并且不依賴于模擬零件。

　　微處理器還可以執(zhí)行更復雜的任務，比如上電順序（power-up sequencing）。電源供應器可以編程以監(jiān)測另一個電壓，直到被監(jiān)測的電壓達到設定值時再啟動?？赡苓€會有這樣的情況：兩個電壓必須成比例上升，或者彼此跟隨變化。這些功能只需修改軟件就可以實現(xiàn)，而不必對硬件作更改。

　　判斷性功能的另一種可能應用是根據(jù)溫度來調整電流限制。這樣電源供應器設計人員可以利用零件的溫度下降參數(shù)來保證確實運作。

　　利用判斷性功能還可以實現(xiàn)零件補償，進而提高準確性。許多資料手冊都給出了參數(shù)隨溫度的變化情況。這種情況下，微處理器可以用來實現(xiàn)溫度補償。這樣，設計人員可以使用成本更低的零件，并根據(jù)溫度對結果進行補償。Microchip應用筆記AN1001（DS01001）就描述了如何通過補償利用一個+/-6°C的溫度感測器來實現(xiàn)+/-0.1°C的溫度傳感性。

　　微處理器的判斷性功能還可以用于自我校準電源供應，使其在輸出端提供已知的電壓，輸出電壓通過電壓回饋電路進行檢測并存儲。采用這種方法，可以消除電壓回饋電阻的任何誤差，從而可以使用低成本電阻，卻不會影響性。而且，5伏和3.3伏電源的硬體都是一樣的，不同的僅僅是校正過程。

　　此處列舉的僅是微處理器判斷性功能應用的一部分例子。舉出這些例子僅僅是為了展示微處理器的強大功能。由此可知，大量電源供應器參數(shù)都可以通過小型且廉價的微處理器進行監(jiān)測和控制。但我們還沒有討論資訊的存儲和獲取。這也正表現(xiàn)了電源供應通訊的重要性。

　　有多種電源供應通信的方式，從簡單的跳線或開關設置，直到復雜協(xié)定（如乙太網(wǎng)路）。簡單的通信方式可用于設置參數(shù)，如輸出電壓或工作模式。較復雜的協(xié)議則可支援對電源供應器進行更復雜更全面的控制和監(jiān)測。

　　真正的價值則在于遠端通信。對于位于遠端的電信和伺服器電源供應器，這一點極為重要。此一遠端監(jiān)控能力讓操作員能提高系統(tǒng)的可靠性。

　　此外，遠端通信還允許操作員根據(jù)預計的負載情況調整電壓和電流限制。在此同時，若搭配備用電源更可進一步提高可靠性和正常工作時間。一旦電源供應器接收到顯示故障發(fā)生的信號，就可以通知操作員關閉故障的電源供應器并啟動備用供應器。這個過程也可以進行自動化操作，出現(xiàn)故障的電源供應器可以根據(jù)設定的條件自動啟動并切換到備用電源。

　　電源供應通訊并不僅僅用于監(jiān)測和設置工作參數(shù)。許多微處理器都有搭載EEPROM來儲存生產(chǎn)資訊等資料。一旦零件發(fā)生故障，設備操作員可容易地判斷哪些電源供應器受到影響。同時，還可以存儲維修歷史。這樣就可以保證電源的生產(chǎn)資料、維修歷史以及運作資訊始終都在手邊，以保存資訊。

　　8位元MCU即可擔負復雜任務

　　對于前面列出的微處理器功能，目前普遍存在一種誤解：設計人員可能認為這些任務必須使用高階微處理器或數(shù)字信號處理器才能實現(xiàn)。實際上，本文中所描述的所有任務都可以方便地利用低成本8位元微處理器實現(xiàn)。

　　此外，采用微處理器的這種設計并非是要取代現(xiàn)有的模擬功能，而是作為模擬系統(tǒng)的一種補充，為整個電源供應系統(tǒng)提供只有數(shù)字微處理器才能提供的靈活性和處理能力。