電源供應(yīng)器設(shè)計(jì)人員經(jīng)常面對(duì)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(yīng)控制器本身的功能有限，而模擬電源控制器的設(shè)計(jì)更是越來越復(fù)雜。由于這個(gè)原因，有些設(shè)計(jì)人員轉(zhuǎn)向了純數(shù)字電源設(shè)計(jì)。然而，對(duì)于許多設(shè)計(jì)人員來說，如此快速地轉(zhuǎn)換到陌生的領(lǐng)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(yīng)器，但增加數(shù)位微處理器做為前端。
這種設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)在于電源本身的控制仍然使用模擬技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。因此電源供應(yīng)器設(shè)計(jì)人員不需要從頭重新開始數(shù)字設(shè)計(jì)，就可以為現(xiàn)有設(shè)計(jì)增加新的功能。採用這種方法，設(shè)計(jì)中仍然使用熟悉的誤差放大器、電流檢測(cè)以及電壓檢測(cè)電路。當(dāng)然，盡管有些設(shè)計(jì)單元（如補(bǔ)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(cè)
微處理器能夠帶來的功能可分為四類：控制、監(jiān)測(cè)、判斷性功能及通信。下面我們將詳細(xì)討論這幾類功能。
第一類控制功能與微處理器和電源之間的硬件介面有關(guān)。在模擬設(shè)計(jì)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(hào)（如參考電壓），這樣的控制器為微處理器提供的外部連接點(diǎn)很少。然而，像Microchip的 MCP1630電源控制器，在設(shè)計(jì)上就為微處理器提供了充足的連接點(diǎn)。就本文來說，我們假定電源控制器提供兩個(gè)控制點(diǎn)——關(guān)斷輸入以及設(shè)置參考電壓的能力，如圖1所示。盡管這樣兩個(gè)連接點(diǎn)看起來并不多，但已經(jīng)能夠提供功能非常強(qiáng)大的控制和復(fù)雜能力。
圖1：電源控制器提供關(guān)斷輸入及設(shè)置參考電壓的能力
目前，微處理器在許多電源設(shè)計(jì)中的作用主要是監(jiān)測(cè)。許多微處理器都有搭載模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器（ADC）和模擬比較器。因此，微處理器在監(jiān)測(cè)輸入電壓、輸入電流、輸出電壓、輸出電壓和溫度等信號(hào)方面是理想選擇。
微處理器能夠監(jiān)測(cè)范圍如此廣泛的信號(hào)，就可以完成更多功能，如智能故障檢測(cè)。微處理器的多功能源于其可編程能力，可以方便地進(jìn)行制訂來滿足設(shè)計(jì)要求。這樣，對(duì)于故障情況就可以分類進(jìn)行處理。短暫的超載以及其他非關(guān)鍵故障可能只需要設(shè)置一個(gè)標(biāo)志就可以了。而過熱的情形則可能需要關(guān)閉電源，直到故障排除。需要重新啟動(dòng)電源的故障也可以進(jìn)行更嚴(yán)格的控制。在某個(gè)時(shí)間段內(nèi)如果有太多的故障，微處理器就可以永久關(guān)斷電源。
微處理器的處理能力還可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的計(jì)算測(cè)量，如功率的即時(shí)計(jì)算。在模擬系統(tǒng)中確定功率值需要進(jìn)行復(fù)雜的模擬計(jì)算。但對(duì)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(jì)算。
判斷性功能及通信
最后，微處理器的監(jiān)測(cè)功能還可以支援更高級(jí)功能，如故障預(yù)測(cè)。即時(shí)將工作電流與歷史資料進(jìn)行比較，電源設(shè)計(jì)人員便可判斷導(dǎo)致電源故障的原因。電源本身具備預(yù)測(cè)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(cè)資料并不僅僅是為了故障檢測(cè)。根據(jù)這些資料還可採取許多其他操作。這些任務(wù)就歸入判斷性功能的范疇。
判斷性功能給予電源設(shè)計(jì)人員為設(shè)計(jì)增加更大的靈活性、更多功能和保護(hù)能力。讓我們來考慮一下軟啟動(dòng)或欠電壓鎖定的情況。利用微處理器來完成這些任務(wù)，鎖定電壓和緩啟動(dòng)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(fù)雜的任務(wù)，比如上電順序（power-up sequencing）。電源供應(yīng)器可以編程以監(jiān)測(cè)另一個(gè)電壓，直到被監(jiān)測(cè)的電壓達(dá)到設(shè)定值時(shí)再啟動(dòng)。可能還會(huì)有這樣的情況：兩個(gè)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(shí)現(xiàn)，而不必對(duì)硬件作更改。
判斷性功能的另一種可能應(yīng)用是根據(jù)溫度來調(diào)整電流限制。這樣電源供應(yīng)器設(shè)計(jì)人員可以利用零件的溫度下降參數(shù)來保證確實(shí)運(yùn)作。
利用判斷性功能還可以實(shí)現(xiàn)零件補(bǔ)償，進(jìn)而提高準(zhǔn)確性。許多資料手冊(cè)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(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償。這樣，設(shè)計(jì)人員可以使用成本更低的零件，并根據(jù)溫度對(duì)結(jié)果進(jìn)行補(bǔ)償。Microchip應(yīng)用筆記AN1001（DS01001）就描述了如何通過補(bǔ)償利用一個(gè)+/-6°C的溫度感測(cè)器來實(shí)現(xiàn)+/-0.1°C的溫度傳感精確性。
微處理器的判斷性功能還可以用于自我校準(zhǔn)電源供應(yīng)，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(jìn)行檢測(cè)并存儲(chǔ)。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(huì)影響精確性。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(yīng)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(qiáng)大功能。由此可知，大量電源供應(yīng)器參數(shù)都可以通過小型且廉價(jià)的微處理器進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制。但我們還沒有討論資訊的存儲(chǔ)和獲取。這也正表現(xiàn)了電源供應(yīng)通訊的重要性。
有多種電源供應(yīng)通信的方式，從最簡單的跳線或開關(guān)設(shè)置，直到復(fù)雜協(xié)定（如乙太網(wǎng)路）。簡單的通信方式可用于設(shè)置參數(shù)，如輸出電壓或工作模式。較復(fù)雜的協(xié)議則可支援對(duì)電源供應(yīng)器進(jìn)行更復(fù)雜更全面的控制和監(jiān)測(cè)。
真正的價(jià)值則在于遠(yuǎn)端通信。對(duì)于位于遠(yuǎn)端的電信和伺服器電源供應(yīng)器，這一點(diǎn)極為重要。此一遠(yuǎn)端監(jiān)控能力讓操作員能提高系統(tǒng)的可靠性。
此外，遠(yuǎn)端通信還允許操作員根據(jù)預(yù)計(jì)的負(fù)載情況調(diào)整電壓和電流限制。在此同時(shí)，若搭配備用電源更可進(jìn)一步提高可靠性和正常工作時(shí)間。一旦電源供應(yīng)器接收到顯示故障發(fā)生的信號(hào)，就可以通知操作員關(guān)閉故障的電源供應(yīng)器并啟動(dòng)備用供應(yīng)器。這個(gè)過程也可以進(jìn)行自動(dòng)化操作，出現(xiàn)故障的電源供應(yīng)器可以根據(jù)設(shè)定的條件自動(dòng)啟動(dòng)并切換到備用電源。
電源供應(yīng)通訊并不僅僅用于監(jiān)測(cè)和設(shè)置工作參數(shù)。許多微處理器都有搭載EEPROM來儲(chǔ)存生產(chǎn)資訊等資料。一旦零件發(fā)生故障，設(shè)備操作員可容易地判斷哪些電源供應(yīng)器受到影響。同時(shí)，還可以存儲(chǔ)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(yùn)作資訊始終都在手邊，以保存最新資訊。8位元MCU即可擔(dān)負(fù)復(fù)雜任務(wù)
對(duì)于前面列出的微處理器功能，目前普遍存在一種誤解：設(shè)計(jì)人員可能認(rèn)為這些任務(wù)必須使用高階微處理器或數(shù)字信號(hào)處理器才能實(shí)現(xiàn)。實(shí)際上，本文中所描述的所有任務(wù)都可以方便地利用低成本8位元微處理器實(shí)現(xiàn)。
此外，采用微處理器的這種設(shè)計(jì)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(bǔ)充，為整個(gè)電源供應(yīng)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。