近來，市場對數字化電源的需求已大幅攀升。先進的半導體工藝技術不但使元器件速度更快、體積更小，而且它們還要求更低 (密度更大) 的供電電壓和更高的供電電流；在此同時，最終系統的功能持續提升，而體積和平均售價則不斷下降。這些因素迫使電源設計者要不斷地開發出更精確、響應速度更快、效率更高、體積更小、成本更低和上市時間更快的電源產品。面對這些問題，傳統模擬控制解決方案正逐漸變得束手無策。

根據定義，數字化電源控制器會在數字域 (digital domain) 執行所有系統控制算法。它會將所有模擬系統參數轉換成數字信號，并在數字域利用這些數據計算控制響應，然后將新產生的控制信息回傳給系統。任何控制器只要不能完整做到上述功能就稱為“數字輔助”產品。電源業者大都認為真正的數字化電源是解決這些困境的關鍵技術。數字控制的精準和算法特性可用來發展更先進的控制算法以提高系統效能，例如執行非線性控制來改善瞬時響應能力。數字電源的高集成度帶來了小巧而且低成本的控制解決方案，其可編程能力促進了硬件平臺標準化和軟件定制化，進而提高生產效率并加快新品上市進程。

數字化電源控制的優點

傳統的模擬控制使用比較器、誤差放大器和模擬調變器等元器件來調整電源輸出電壓。雖然這些為人熟知的電路架構已經使用數十年，它們仍受到許多限制。舉例來說，模擬控制電路因為使用許多元器件而需要很大空間，這些元器件本身的值還會隨著使用時間、溫度和其他環境條件的變化而變動，并對系統穩定性和響應能力造成負面影響。模擬控制的控制響應特性是由分立元器件的值決定的，因此無法為所有電源值或負載點提供最優化的控制響應；除此之外，模擬系統的測試和維修都非常困難。

數字控制型開關電源（SMPS）的靈活特性讓它們在許多方面勝過了模擬技術。與模擬控制一樣，數字控制也采用閉環回路反饋控制理論來穩定電源輸出電壓，只不過數字控制型電源會用一個模擬數字轉換器把模擬參數（如輸入和輸出電壓以及電流等）轉換成數字信號，然后完全在數字域里對這些參數進行必要的處理。它會立即將輸出電壓轉換成數字數據并傳送給一個數字控制器，再由數字控制器利用這些信息計算出新的控制輸出。

相較于模擬控制器，在數字域執行控制計算可以提供許多優點。數字的演算特性使它能實現更復雜的控制算法，例如實時改變控制響應特性能讓電源在各種輸入電壓或負載點下都能達到最理想的操作結果。數字化電源還具備完整的可編程能力，這使它們的修改非常容易。數字控制可以省下原本需要外接的臨界值設定和時序元器件，不但節省成本和電路板面積，還能避免分立無源元件的生產變異、溫度梯度和元器件公差等問題。它還能發揮各種經濟優勢，包括更低成本、更大的最終產品市場和更多的用戶IP功能模塊。數字控制還能讓硬件平臺重復使用、加快產品上市日程，并減少開發成本與風險，例如可以利用一種硬件平臺設計多種電源產品，再透過不同固件滿足各種最終系統的獨特要求。設計人員只要修改固件就能開發出不同的電源產品，不但能加速產品上市日程，還能減少元器件的庫存。

Silicon Laboratories的Si825x系列

Silicon Laboratories采用獨特的數字化電源控制并開發出一套架構，其中包含主回路控制所需的硬件DSP和提供系統管理功能的輔助微控制器，這使它兼具DSP和固定功能硬件解決方案的優點。Si8250將主回路控制和系統管理功能集成至單一封裝，以簡化系統設計，并節省成本與空間，這與DSP解決方案完全不同。另外，Si8250的體積只有其他解決方案的1/10，而且功耗更低，價格也只有其他方案的一半。

Si825x包含開關電源主回路控制所需的專屬硬件DSP和負責系統電源管理功能的輔助的50MIPS 8051微控制器，見圖2。主回路DSP濾波器引擎提供兩倍于其他DSP器件的專屬帶寬，操作電流消耗則比其他DSP減少15%，這能簡化控制器的偏壓電源設計，并在負載較小的時候維持較高的工作效率。50MIPS的嵌入式微控制器則通過低帶寬系統優化和保護功能(例如電流過載保護、電壓過載保護、過熱保護、軟啟動和軟停止等)以支持系統電源管理。Silicon Laboratories還為Si8250提供一套易于使用的工具，它能利用用戶現有的S域設計法，并將數字化電源設計的學習難度減至最小，進而加快產品的上市日程。

服務器和電信系統的負載點轉換器是目前最常見的數字化電源應用，這類應用需要高效率、快速瞬時響應和通訊連結能力（目前主要指PMBusTM，這種「標準化」串行通訊協議可以讓系統主處理器與電源控制器「交談」以便要求數據或執行命令）。其他應用則會使用磚型 (brick) 或模塊等電路板安裝式的電源產品，它們的主要考慮是高功率、高電流密度、高效率和快速瞬時響應的某種組合，這類應用包括工業自動化系統以及醫療診斷和治療設備。Si825x系列特別適合這些應用。

所有電子系統都需要系統電源提供穩定精確的電壓才能正常工作。開關電源由于工作效率遠超過傳統的線性電源，因此常用于電源輸入與輸出相差很大的應用或是高功率應用。

一個典型的開關電源由單級或多級電源轉換電路組成，它們會由控制電路以很高的頻率不斷開啟和關閉（又稱為調變）。每一級電源轉換電路通常都會包含開關器件 （如MOSFET、IGBT或二極管）和電感儲能電路。

電源轉換級電路的設計通常會讓其輸出電壓正比于控制器輸出脈沖的寬度，因此控制器通過不停地從參考電壓中減掉輸出電壓，然后調整脈沖寬度讓其相差值等于零，以保持穩定的輸出電壓，這個過程稱為脈沖寬度調變(PWM) 穩壓。控制器除了提供PWM穩壓器功能之外，還必須提供安全保護以確保系統在電源發生故障時不會損壞。電源轉換電路的架構和控制機制可分為許多種，它們各有各自的優缺點。Silicon Laboratories Si825x數字化電源控制器的彈性足以支持這些電路架構與控制機制的多數組合方式，進而提高電源的工作效能并減少控制器的體積、成本與復雜性。