“智能电源”已无处不在 从智能电源IC实现智能工业

“智能电源”已无处不在 从智能电源IC实现智能工业

智能电源的起源

如果以PWM为先驱，则“智能电源”诞生于1976年。当时Silicon General公司推出了著名的脉宽调制器SG1524芯片。但对我们中的许多人来说，则是在90年代中期，半导体行业通过向电源控制IC中增加更多功能才突破了芯片的发展界限。

90年代末，为了减少空间和成本，汽车和消费电子行业对功能提出了高集成度的要求，而为了满足这些行业对环境和成本的苛刻要求，智能电源控制器应运而生。

当数字技术使电源更智能化时！

对于21世纪的电力电子设计人员来说，“智能电源”从数字电源的实现开始带来了一个新的维度，即可以通过使用微控制器和软件以“智能”的方式来控制电源，从而优化整体性能。

继1977年的PESC之后，电源工程师在如何实现电源控制数字化方面取得了很大突破，而1984年和1985年则是数字电源技术发展的第二个里程碑。

一个例子是Chris Henze在明尼苏达大学跟随其导师Ned Mohan攻读博士学位时，他于1985年在法国图卢兹的PESC（电力电子专家会议）上发表了其作品中的一些关键部分。在该作品中，Chris使用微处理器并以适当的频率控制了当时的一台非隔离式DC/DC转换器。

他在论文中指出了量化以及需要靠抖动来获取足够的PWM分辨率等问题。Chris Henze所提出的这个应用是基于微处理器从纯粹研究到商业可行应用演变的众多代表之一。

随后的几年中，半导体制造商推出了许多具有内置数字功能的不同结构的电源控制器。虽然当时有一些现有的I/O通信，但电源设计人员认为，电源管理总线（PMBus）的发布而对监测和控制电源控制器的命令进行标准化，这是迈向智能电源新水平的重要一步。

面向智能电源的智能储能

如果可以使用数字电源技术以各种可能的方式优化电源开关性能并控制电源，那么集成在具有复杂负载（例如重复峰值和再生能量）的严苛行业中的智能电源系统，则更需要“智能储能”。

由日本电气公司（NEC）于1978年首次商业推出的超级电容器技术，在随后的几年里取得了令人瞩目的进步。如今得益于纳米技术，可以在更小的封装中实现巨大的容量存储。

从大型起重机提升重物时需要使用大能量，到电动汽车在加速、减速和制动时将能量回存的过程中帮助提高性能，再到内置在便携式设备中的微型超级电容器，当谈到暂态能量储存时，它们都在默默地推动智能电源水平的发展。

将数字控制和超级电容器的优势结合起来，就可以开发出非常先进的电源系统（图1），而能够动态地管理峰值能源的需求，减少对电网的影响，并保证重要元器件和工业设备的使用寿命更长久。借助储存再生能量的能力，还可以对减少能源消耗做出巨大的贡献。

图1：带数字控制和通信接口的PRBX S-CAP BOOST超级电容器组，能够向负载提供峰值能量并存储反向能量。

现在就有了迈向下一步的基础，即智能电源，而实现智能工业。

从智能电源IC到智能工业

从货架到卡车

图2：带机器对机器通信的智能工厂中的智能电源运作。

非常先进的系统会利用机器对机器通信。例如，当传送带上有包裹正在接近装卸机器人时，最后一个工位会将能量轮廓数据发送给装卸机器人，以便预设所有参数。

在所有这些步骤中，电源构成了生态系统的一部分，以及与HPC之间的通信链路。当然，我们所谈论的电源系统比过去所用的独立版本要复杂得多。但是工厂自动化设计人员希望电源制造商不仅能打破常规，还可以使其成为机器对机器网络的一部分。

结论

从一个控制IC到一个完整的工厂，智能电源已无处不在。正如我们过去所说，智能工厂将由充满好奇和创新的“智能设计人员”所设计的智能电源所驱动。