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摘要 数字电源有一次电源、光伏逆变器、太阳能控制器、以及各种定制电源等多种不同类型，但存在很多相同或相似的技术，特别是其中的数字控制技术。通过适当的梳理与整合，采用技术平台化的策略增加设计与开发的共性，可以避免重复开发，有效减少新产品开发周期，加快产品研制和升级换代的速度，降低研发成本，为产品在激烈的市场竞争中争取更多筹码。
关键词 数字电源 平台化
1 引言
平台化思想在工业设计领域应用极为普遍，无论在终端消费品如手机领域、汽车领域、建筑领域、还是电子商务领域等等随处可见。比较典型如手机领域，如大众所知，目前广泛使用的平台有Android、Ios、Win8等几个，其典型载体为三星、苹果、诺基亚三公司所推出的手机产品。从使用厂家来说，Google推出的Android使用最为广泛，除了国际品牌以外，国内知名的智能手机厂商如ZTE、小米、魅族等也均是基于该平台进行二次开发，对于手机厂商来说，拿到的基本是一个半成品，将手机芯片和软件平台进行简单整合，只要稍稍加工即可推出上市，可谓快捷、迅速、为市场赢得先机奠定了基础。汽车领域，目前国际比较著名的汽车制造厂商，基本都实现了平台化开发设计的生产与经营方式，如大众公司的PQ35、PQ46平台、通用汽车公司的Eplison II平台、丰田汽车公司的NBC平台，都是业界比较著名的汽车开发平台，也开发出了诸如Beetle、Magotan、cadillac GLS、Lexus RX等闻名世界的汽車产品。
平台化开发，在加速产品上市周期方面，优势尤其明显，同时，一个优良的平台也保证了基于此平台开发的各个不同型号产品的质量状况。
2 数字电源的平台化需求
电源行业门槛低，但需求量大，仅仅笔者所在公司，每年发货就在数十万台以上。新推出的产品，多具有高效率、高功率密度、宽的使用环境温度、数字化功能。数字控制作为电源发展的趋势，兼顾软件的可移植性较强的特点，平台化开发成为了可能。
不同型号的数字化电源如一次电源存在很多相同或相似的技术，特别是其中的数字控制技术，与另几类电源如UPS、光伏逆变器等也存在很多相同或相似的技术，通过适当的整合，采用技术平台化的策略增加设计的共性，可以有效减少产品共用技术重复开发，加快产品研制和升级换代的速度，从而降低研发成本，缩短产品上市周期。
3数字电源的平台化设计
数字电源的平台化设计，从总的架构上来说，可分为硬件平台和软件平台两部分。硬件平台，多基于原理性平台考虑，将电源、时钟、采样、驱动、保护等功能进行模块化设计，方便产品设计时提取功能电路。此处不是本文描述的重点，本文重点下笔在软件平台化方面。软件平台，涵盖了逻辑、通信、采样、PWM发波、保护等功能，并规划好接口，产品进行二次开发可在此基础上继续进行，完成剩余功能开发。
软件平台，兼顾易用性、远程升级、可扩展性、可移植性等需求，使用分层结构，依次为BSP、APP、API、OS，如下面框图所示。
1）BSP层
又称硬件抽象层。平台的硬件物理结构以入门级DSP芯片或者MCU为核心控制芯片，为延长平台软件的生命周期、拓宽应用范围，需尽量减少软件平台对硬件结构的关联，提高平台软件的可移植性。硬件抽象层存在的意义也在于此。比如同一供应商提供的不同型号芯片，或者不同厂家提供的芯片，保持软件分层结构不变，只需要更换BSP层，即可完成设计。
BSP主要完成一些底层驱动的开发，如ADC、PWM、GPIO、SPI、CAPTURE等，该部分会针对不同芯片完成不同的BSP开发，并保留好与其它层组件的接口。
2）API层
也称服务组件层，这一部分为功能组件提供服务，因此称为服务组件。每一个服务组件都是一个独立的部分，服务组件之间通过各组件的操作接口来完成交互。服务组件也是功能组件完成的基石。
API层主要完成电源功能状态控制、通信功能解析与控制、滤波处理、外部存储处理、按键、风扇调节、子算法设计等功能。
3）APP层
也称功能组件层，功能组件是针对功能需求通过功能组件之间的协作，以及对服务组件的调用来实现。平台系统的功能组件为产品开发提供了一个完整的功能实现，包括电源状态管理、外部存储管理、数据处理、通信管理等部分。
4）任务调度管理
简化的OS，主要使用任务管理，消息管理功能作为整个系统的运行管理基础。根据目前电源系统CPU的频率不是很高，片上资源还是比较有限的情况，裁剪了大部分功能。使用不可剥夺内核方式，其目的是为控制系统使用周期中断进行功率拓扑控制的要求得到充分保证。
4后台界面开发
CPU芯片留有丰富的通信接口，为参数在线调试提供了便利，避免了电源开发过程中控制或其他参数调节时频繁烧写芯片带来的不便。另外，其他一些预置参数也可通过后台界面下载到芯片中；单机调试时，限流点、过压保护点等信号均可通过后台在线调试界面完成设置。此处不再详述。
5 基于平台的产品开发
成熟的平台应用中，不同型号电源间的共有功能已经开发完成，针对不同的电源，开发剩余个性化功能即可。对产品来讲，其输入就已经是一个半成品了。比如，对于整流器产品，在平台通信、故障处理、面板显示、逻辑处理、状态管理等功能开发完成的基础上，进行二次开发，添加个性化的算法即可。
业界应用比较广泛的通信用整流器电源，在实现功率变换上，多为两级模式，即前级PFC，后级DCDC的方式。前级PFC部分，多采用Boost电路，将交流电预稳压到一个较高的固定电平，此电压作为为后级DCDC功率变换的输入，两级变换应用比较成熟，此处以该拓扑为例进行说明。如下框图所示，平台对产品开发提供了全方位支撑，以功率拓扑为基础，仅需要在平台预留接口的基础上完成算法开发即可。
4 总结
平台化开发模式在整个工业领域应用十分广泛。本文提供了一种数字电源的平台化设计思路，基于平台化的开发模式，可有效加快产品的研发进度，缩短产品上市周期。该设计思路，对整个电源领域都是一种值得学习的设计参考。
参考文献
[1] http：//bbs-arch.pcauto.com.cn/topic.jsp？tid=189379&pageNo=1
[2] http：//www.yeeyan.com/articles/view/pestwave/20367
作者简介：刘辉（男），出生年月：1979年12月，中兴通讯股份有限公司研发工程师，南京航空航天大学电机与电器专业硕士研究生。
魏滢（女），出生年月：1981年11月，中兴通讯股份有限公司研发工程师，哈尔滨工业大学电子电子与电气传动专业硕士研究生。
关键词 数字电源 平台化
1 引言
平台化思想在工业设计领域应用极为普遍，无论在终端消费品如手机领域、汽车领域、建筑领域、还是电子商务领域等等随处可见。比较典型如手机领域，如大众所知，目前广泛使用的平台有Android、Ios、Win8等几个，其典型载体为三星、苹果、诺基亚三公司所推出的手机产品。从使用厂家来说，Google推出的Android使用最为广泛，除了国际品牌以外，国内知名的智能手机厂商如ZTE、小米、魅族等也均是基于该平台进行二次开发，对于手机厂商来说，拿到的基本是一个半成品，将手机芯片和软件平台进行简单整合，只要稍稍加工即可推出上市，可谓快捷、迅速、为市场赢得先机奠定了基础。汽车领域，目前国际比较著名的汽车制造厂商，基本都实现了平台化开发设计的生产与经营方式，如大众公司的PQ35、PQ46平台、通用汽车公司的Eplison II平台、丰田汽车公司的NBC平台，都是业界比较著名的汽车开发平台，也开发出了诸如Beetle、Magotan、cadillac GLS、Lexus RX等闻名世界的汽車产品。
平台化开发，在加速产品上市周期方面，优势尤其明显，同时，一个优良的平台也保证了基于此平台开发的各个不同型号产品的质量状况。
2 数字电源的平台化需求
电源行业门槛低，但需求量大，仅仅笔者所在公司，每年发货就在数十万台以上。新推出的产品，多具有高效率、高功率密度、宽的使用环境温度、数字化功能。数字控制作为电源发展的趋势，兼顾软件的可移植性较强的特点，平台化开发成为了可能。
不同型号的数字化电源如一次电源存在很多相同或相似的技术，特别是其中的数字控制技术，与另几类电源如UPS、光伏逆变器等也存在很多相同或相似的技术，通过适当的整合，采用技术平台化的策略增加设计的共性，可以有效减少产品共用技术重复开发，加快产品研制和升级换代的速度，从而降低研发成本，缩短产品上市周期。
3数字电源的平台化设计
数字电源的平台化设计，从总的架构上来说，可分为硬件平台和软件平台两部分。硬件平台，多基于原理性平台考虑，将电源、时钟、采样、驱动、保护等功能进行模块化设计，方便产品设计时提取功能电路。此处不是本文描述的重点，本文重点下笔在软件平台化方面。软件平台，涵盖了逻辑、通信、采样、PWM发波、保护等功能，并规划好接口，产品进行二次开发可在此基础上继续进行，完成剩余功能开发。
软件平台，兼顾易用性、远程升级、可扩展性、可移植性等需求，使用分层结构，依次为BSP、APP、API、OS，如下面框图所示。
1）BSP层
又称硬件抽象层。平台的硬件物理结构以入门级DSP芯片或者MCU为核心控制芯片，为延长平台软件的生命周期、拓宽应用范围，需尽量减少软件平台对硬件结构的关联，提高平台软件的可移植性。硬件抽象层存在的意义也在于此。比如同一供应商提供的不同型号芯片，或者不同厂家提供的芯片，保持软件分层结构不变，只需要更换BSP层，即可完成设计。
BSP主要完成一些底层驱动的开发，如ADC、PWM、GPIO、SPI、CAPTURE等，该部分会针对不同芯片完成不同的BSP开发，并保留好与其它层组件的接口。
2）API层
也称服务组件层，这一部分为功能组件提供服务，因此称为服务组件。每一个服务组件都是一个独立的部分，服务组件之间通过各组件的操作接口来完成交互。服务组件也是功能组件完成的基石。
API层主要完成电源功能状态控制、通信功能解析与控制、滤波处理、外部存储处理、按键、风扇调节、子算法设计等功能。
3）APP层
也称功能组件层，功能组件是针对功能需求通过功能组件之间的协作，以及对服务组件的调用来实现。平台系统的功能组件为产品开发提供了一个完整的功能实现，包括电源状态管理、外部存储管理、数据处理、通信管理等部分。
4）任务调度管理
简化的OS，主要使用任务管理，消息管理功能作为整个系统的运行管理基础。根据目前电源系统CPU的频率不是很高，片上资源还是比较有限的情况，裁剪了大部分功能。使用不可剥夺内核方式，其目的是为控制系统使用周期中断进行功率拓扑控制的要求得到充分保证。
4后台界面开发
CPU芯片留有丰富的通信接口，为参数在线调试提供了便利，避免了电源开发过程中控制或其他参数调节时频繁烧写芯片带来的不便。另外，其他一些预置参数也可通过后台界面下载到芯片中；单机调试时，限流点、过压保护点等信号均可通过后台在线调试界面完成设置。此处不再详述。
5 基于平台的产品开发
成熟的平台应用中，不同型号电源间的共有功能已经开发完成，针对不同的电源，开发剩余个性化功能即可。对产品来讲，其输入就已经是一个半成品了。比如，对于整流器产品，在平台通信、故障处理、面板显示、逻辑处理、状态管理等功能开发完成的基础上，进行二次开发，添加个性化的算法即可。
业界应用比较广泛的通信用整流器电源，在实现功率变换上，多为两级模式，即前级PFC，后级DCDC的方式。前级PFC部分，多采用Boost电路，将交流电预稳压到一个较高的固定电平，此电压作为为后级DCDC功率变换的输入，两级变换应用比较成熟，此处以该拓扑为例进行说明。如下框图所示，平台对产品开发提供了全方位支撑，以功率拓扑为基础，仅需要在平台预留接口的基础上完成算法开发即可。
4 总结
平台化开发模式在整个工业领域应用十分广泛。本文提供了一种数字电源的平台化设计思路，基于平台化的开发模式，可有效加快产品的研发进度，缩短产品上市周期。该设计思路，对整个电源领域都是一种值得学习的设计参考。
参考文献
[1] http：//bbs-arch.pcauto.com.cn/topic.jsp？tid=189379&pageNo=1
[2] http：//www.yeeyan.com/articles/view/pestwave/20367
作者简介：刘辉（男），出生年月：1979年12月，中兴通讯股份有限公司研发工程师，南京航空航天大学电机与电器专业硕士研究生。
魏滢（女），出生年月：1981年11月，中兴通讯股份有限公司研发工程师，哈尔滨工业大学电子电子与电气传动专业硕士研究生。