デジタル電源

デジタル電源とは

デジタル電源は、デジタル制御技術をパワー･マネージメント･アプリケーションに適用したエネルギー変換システムであり、監視 / 通信 / 管理機能をメイン･デジタル制御ループの拡張機能として、またはメイン･アナログ制御ループと組み合わせて提供します。

デジタル･パワー･マネージメントおよびデジタル･パワー制御は、アプリケーションの電力規模を問わず、主にスイッチング電源（SMPS）で利用されます。電力密度の向上、制御ループの高速化、システム･レベルの集積度や設計の柔軟性、システム･レベルの信頼性、監視能力および安全性の向上を実現するとともに製品開発期間の短縮に貢献し、総じてシステムの効率を向上させます。

STの製品

STは、デジタル電源設計の要件に対応する幅広い製品ポートフォリオを提供しており、あらゆるデジタル制御手法を用いてデジタル電力変換アプリケーションに対応できるよう設計されたマイクロコントローラや、セミデジタル（アナログとデジタルのミックスド･シグナル）制御に対応するASICおよびASSP、ソフトウェア制御アルゴリズム向けに専用ROMを備えたデジタル･コントローラなどが含まれています。

また、STのパワー･ディスクリート製品は、ソフトスイッチング方式の共振コンバータおよびハードスイッチング方式のコンバータ向けに最適化され、アプリケーションの電力規模を問わずシステム効率を最大化します。

STのデジタル電源ソリューションを実装する際は、専用の評価ボードやリファレンス設計、技術文書、eDesignSuiteソフトウェア･コンフィギュレータ、設計ツールを利用することができます。

デジタル電源とアナログ電源の比較

• 主なメリット

  • デジタル電源

    • 環境条件（温度、ドリフトなど）への耐性
    • ソフトウェア･プログラムが可能 / 優れた柔軟性（単一の設計でさまざまなソリューションに対応可能）
    • 高度な制御方式（非線形、多変数）
    • 故障予測（通信 / 監視機能と制御アルゴリズムを同一のICに集積）

    アナログ電源

    • 高帯域幅 / 高分解能
    • 高いコスト効率
    • 広く普及した理論

• デメリット

  • デジタル電源

    • 帯域幅における制約（サンプリング･ループ）
    • PWM周波数と分解能における制約（HRTIMERに使用不可）
    • 量子化誤差
    • バイアス電源やインターフェースの必要性

    アナログ電源

    • コンポーネントのドリフト / 経年劣化 / 誤差
    • ハードウェアベースに起因する低い柔軟性
    • 制御方式における制約（従来型のみ利用可能）
    • スマート制御不可
    • 出力段数 / トポロジにおける制約

• 必要なコンポーネント

  • デジタル電源

    • 外部ゲート･ドライバ
    • 以下の補助電圧の供給
      • マイコン用: 3.3Vおよび5V（外部センシングのレベル変換に影響）
      • ゲートドライバ用: ±5V～±20V

    アナログ電源

    • ゲート･ドライバは通常IC内に実装済み
    • スタートアップ後の補助巻線からではなく、高電圧スタートアップから直接電力を供給可能