过去数十年，传统的模拟和脉宽调制（PWM）功率转换技术完全能满足电源设计的要求，但近来似乎遇到了瓶颈：为使转换效率哪怕提高1%，也需要在拓扑结构、元器件和电路设计等方面做出重大改进。在系统和市场需求不断推陈出新的压力下，电源设计师开始寻求在各种工频和负载条件下都更灵活、更可靠且性能更出色的方案，并希望在不增加成本的前提下实现。

利用iWatt公司研发的数字技术，一种新型功率转换控制器不仅做到了这些，还使电源具有前所未有的灵活性和可编程能力，这是传统PWM及其他模拟方法无法实现的。这些控制器能显著改善AC/DC和DC/DC功率转换方案（包括隔离型和直接耦合型）的整机成本与性能。iWatt公司为该技术注册了"pulse Train"（脉冲串）专利，并据此推出了一系列数字化开关电源（SMPS）控制器。

测试表明，对于带有源功率因数校正（PFC）电路的60W单级单开关AC/DC转换器，在85～265V整个工频电压范围内，采用新数字控制器的方案在各种负载条件下的效率高达80%～89%（图1）。该数字控制器具有无需光耦器件、只用初级反馈控制而无需反馈电路补偿、能适应任何拓扑结构等优点。

图1 电源效率

采用PWM控制器的电源在轻负载时效率和稳定性通常明显下降。pulse Train技术由于无需光耦器件及相关元器件，使电源更便宜、更轻便；与模拟方案不同，它还为250W以下的AC/DC应用提供了内建的有源PFC特性。

pulse Train技术的特点是采用一对脉冲发生器：功率脉冲发生器和检测脉冲发生器。功率脉冲用于变压器至负载的能量传递，检测脉冲用于监测负载电压，优化程序用于设定脉冲的开通和关断时间。脉冲比控制器（PRC）利用初级反馈，通过逐脉冲选通固定宽度、固定周期的功率脉冲实现稳压（图2）。

图2 脉冲比控制（PRC）示意图

iWatt首席技术官Mark Telefus解释说，在传统的模拟PWM或脉冲频率调制（PFM）转换器中，每个功率脉冲的宽度根据使输出电压正好符合目标来决定；而pulse Train转换器的工作更像数字化"开关式"伺服系统——每个周期对二进制误差信号取样，决定是否发出功率脉冲，使输出电压朝目标方向变动，因此输出电压被限定在目标电压附近很窄的范围内，纹波比传统模拟稳压器更小。

从本质上讲，pulse Train通过发出或封锁功率脉冲来控制输出电压：输出电压低于设定电平时，脉冲发生器连续发出功率脉冲，直到达到所需电平；输出电压高于所需电平时，则发出检测脉冲而非功率脉冲。检测脉冲的开通时间比功率脉冲短得多，传递的能量也少得多（图3）。

图3 功率脉冲控制输出电压

该技术还能将脉冲形状从稳压过程中分离出来，从而独立设置开通和关断时间，实现各种系统优化：关断时间可设置为确保反激式转换器在次级电流降为零时才开通开关；开通时间可设置为确保峰值初级电流保持恒定。这些优化使电源转换器在整个工频电压和负载范围内产生更高效的响应。

iWatt针对不同AC/DC和DC/DC转换应用开发了三款实现pulse Train技术的芯片，并集成了控制逻辑、波形分析仪、多路复用器、稳压器及驱动器等功能：iW2101为隔离DC/DC控制器，iW2201为AC/DC控制器，iW2202为内含有源PFC电路的单片式AC/DC控制器。

与使用复杂电路和普通PWM控制器的其他PFC方案不同，iW2202的PFC和稳压均由单级单开关拓扑中的初级反馈提供（图4）。在相同应用中，其他PFC方案会使大电容两端电压超过1000V，而iW2202方案不超过400V，这不仅降低元器件应力、提高可靠性，还能以更低成本实现更高性能的系统。

图4 典型应用电路

测量结果表明，120V交流输入时，采用iW2202的单级有源PFC转换器的功率因数可达0.98，并提供输出电流3.0A的19.0V直流输出。高效率与高功率因数的组合使设计能满足EN61000-3-2规定的谐波失真指标和Blue Angel规定的空载功耗标准。在整个工频电压和负载变化范围内，该设计的输出调整率小于±1%，动态响应比传统电路快近5倍。iW2202适用于AC 85～270V、50～60Hz的通用工频电压。

iWatt还致力于将该项技术延伸到可编程开关稳压器（PSR）中：正在研发的多路输出PSR能综合各种功率转换和管理功能，适用于向PDA、数码相机及其他手持产品供电，并可与系统内的主机处理器通信。

采用0.6μm CMOS工艺完成的首批三款数字化SMPS控制器样品——iW2101隔离DC/DC控制器、iW2201 AC/DC控制器及带PFC的iW2202——均采用8引脚小型IC封装。iW2202于2002年1月投产，其余两款随后批量生产；万片批量iW2202单价为3.5美元。