UCD3138A 是德州儀器 （TI） 的一款數(shù)字電源控制器，在單芯片解決方案中提供卓越的集成度和性能。UCD3138A 的柔韌性使其適用于各種功率轉(zhuǎn)換應(yīng)用。此外，該器件內(nèi)部的多個(gè)外設(shè)經(jīng)過(guò)專門(mén)優(yōu)化，可增強(qiáng) AC-DC 和隔離式 DC-DC 應(yīng)用的性能，并減少 IT 和網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域的解決方案組件數(shù)量。

UCD3138A控制器是一種完全可編程的解決方案，可為客戶提供對(duì)其應(yīng)用的完全控制，以及使其解決方案脫穎而出的充分能力。同時(shí)，TI 致力于通過(guò)提供一流的開(kāi)發(fā)工具來(lái)簡(jiǎn)化客戶的開(kāi)發(fā)工作，這些工具包括應(yīng)用固件、Code Composer Studio? 軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境以及 TI 的電源開(kāi)發(fā) GUI，使客戶能夠配置和監(jiān)控關(guān)鍵系統(tǒng)參數(shù)。

*附件：UCD3138A 用于隔離電源的高集成度數(shù)字控制器 數(shù)據(jù)表.pdf

UCD3138A控制器的核心是數(shù)字控制回路外設(shè)，也稱為數(shù)字電源外設(shè) （DPP）。每個(gè) DPP 都實(shí)現(xiàn)了一個(gè)高速數(shù)字控制回路，該回路由一個(gè)專用誤差模數(shù)轉(zhuǎn)換器 （EADC）、一個(gè)基于 PID 的 2 極點(diǎn) 2 零數(shù)字補(bǔ)償器和具有 250 ps 脈寬分辨率的 DPWM 輸出組成。該器件還包含一個(gè) 12 位、267ksps 通用 ADC，具有多達(dá) 14 個(gè)通道、定時(shí)器、中斷控制、PMBus 和 UART 通信端口。該器件基于 32 位 ARM7TDMI-S RISC 微控制器，可執(zhí)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、配置外設(shè)和管理通信。ARM 微控制器從可編程閃存以及片上 RAM 和 ROM 中執(zhí)行其程序。

除了 DPP 之外，還添加了特定的電源管理外設(shè)，以實(shí)現(xiàn)整個(gè)工作范圍內(nèi)的高效率、高集成度以提高功率密度、可靠性和最低的整體系統(tǒng)成本，以及支持最廣泛的控制方案和拓?fù)涞母哽`活性。此類(lèi)外設(shè)包括：輕負(fù)載突發(fā)模式、同步整流、自動(dòng)模式切換、輸入電壓前饋、銅跡線電流感應(yīng)、理想二極管仿真、恒流恒功率控制、同步整流軟開(kāi)和關(guān)、峰值電流模式控制、磁通平衡、次級(jí)側(cè)輸入電壓感應(yīng)、高分辨率均流、帶預(yù)偏置的硬件可配置軟啟動(dòng)作，以及其他一些功能。該器件優(yōu)化了對(duì)電壓模式和峰值電流模式控制的相移全橋、單相和雙相 PFC、無(wú)橋 PFC、硬開(kāi)關(guān)全橋和半橋以及 LLC 半橋和全橋的拓?fù)渲С帧?/p>

UCD3139A 是 UCD3138A 數(shù)字電源控制器的功能變體，與UCD3138設(shè)備相比有重大改進(jìn)。

特性

• 多達(dá) 3 個(gè)獨(dú)立反饋回路的數(shù)字控制
  • 基于 PID 的專用硬件
  • 2 極，2 零位可配置
  • 非線性控制
• 帶和不帶預(yù)偏置的軟啟動(dòng)和軟停止
• 快速輸入電壓前饋硬件
• 與 UCD7138 同步整流器驅(qū)動(dòng)器配合使用的同步整流器死區(qū)時(shí)間優(yōu)化外設(shè)
• 高達(dá) 16 MHz 誤差的模數(shù)轉(zhuǎn)換器 （EADC）
  • 可配置分辨率低至 1 mV/LSB
  • 自動(dòng)分辨率選擇
  • 高達(dá) 8× 過(guò)采樣
  • 基于硬件的平均（高達(dá) 8×）
  • 具有 4 位抖動(dòng)的 10 位有效 DAC
  • 自適應(yīng)采樣觸發(fā)定位
• 多達(dá) 8 個(gè)高分辨率數(shù)字脈寬調(diào)制 （DPWM） 輸出
  • 250ps 脈寬分辨率
  • 4ns 頻率和相位分辨率
  • 輸出之間的可調(diào)相移
  • 可調(diào)節(jié)的線對(duì)之間的死區(qū)
  • 逐周期占空比匹配
  • 高達(dá) 2MHz 的開(kāi)關(guān)頻率
• 可配置的 PWM 邊沿移動(dòng)
  • 尾隨調(diào)制
  • 領(lǐng)先調(diào)制
  • 三角調(diào)制
• 可配置的反饋控制
  • 電壓模式
  • 平均電流模式
  • 峰值電流模式控制
  • 恒流
  • 恒定功率
• 可配置的調(diào)制方法
  • 調(diào)頻
  • Phase-Shift Modulation
  • Pulse Width Modulation
• 快速、自動(dòng)和平滑的模式切換
  • 頻率調(diào)制和 PWM
  • 相移調(diào)制和 PWM
  • 頻率調(diào)制和相移調(diào)制
• 高效率和輕負(fù)載管理
  • Burst Mode
  • 理想二極管仿真
  • 同步整流器軟開(kāi)/關(guān)
  • 低 IC 待機(jī)功率
• 初級(jí)側(cè)電壓感應(yīng)
• 銅跡線電流感應(yīng)
• 磁通量和相電流平衡
• 當(dāng)前共享總線支持
  • Average 或 Master and Slave
• 功能豐富的故障保護(hù)選項(xiàng)
  • 7 高速模擬比較器
  • 逐周期電流限制
  • 可編程故障
  • 外部故障能力
  • 10 個(gè)數(shù)字比較器
  • 可編程消隱時(shí)間
• 多個(gè) UCD3138A 設(shè)備之間的 DPWM 波形同步
• 14 通道、12 位、267ksps 通用 ADC
  • 可編程平均濾波器
  • 雙采樣和保持
• 內(nèi)部溫度傳感器
• 完全可編程的高性能 31.25MHz、32 位 ARM7TDMI-S 處理器
  • 32 KB 程序閃存
  • 2 KB 數(shù)據(jù)閃存，帶 ECC
  • 4 KB 數(shù)據(jù) RAM
  • 通過(guò) PMBus 或 UART 在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行固件引導(dǎo)加載
• 通信外圍設(shè)備
  • PMBus
  • 1 串
• UART 自動(dòng)波特率調(diào)整
• 具有可選輸入引腳的定時(shí)器捕獲
• 多達(dá) 5 個(gè)額外的通用定時(shí)器
• 內(nèi)置看門(mén)狗：BOD 和 POR
• 64 引腳 QFN 和 40 引腳 QFN 封裝
• 工作溫度：–40°C 至 +125°C
• 調(diào)試接口
  • 帶 JTAG 接口的 Code Composer Studio
  • Fusion Digital Power Designer GUI 支持

參數(shù)

方框圖

1. 產(chǎn)品概述

• ?產(chǎn)品名稱?：UCD3138A
• ?類(lèi)型?：高集成度數(shù)字控制器，專為隔離電源設(shè)計(jì)
• ?核心處理器?：基于32位ARM7TDMI-S?RISC微控制器
• ?主要特點(diǎn)?：支持多達(dá)3個(gè)獨(dú)立反饋環(huán)路控制，具有高精度ADC、DPWM輸出、多種保護(hù)功能和通信接口

2. 應(yīng)用領(lǐng)域

• ?電源供應(yīng)?：適用于電信整流器、功率因數(shù)校正（PFC）等
• ?隔離DC-DC模塊?：提供高性能和集成度，減少解決方案組件數(shù)量

3. 功能描述

• ?自動(dòng)模式切換?：支持頻率調(diào)制、相位調(diào)制和脈沖寬度調(diào)制之間的平滑切換
• ?同步整流器死區(qū)優(yōu)化?：通過(guò)UCD7138同步整流器驅(qū)動(dòng)器優(yōu)化死區(qū)時(shí)間
• ?高效輕載管理?：包括突發(fā)模式、理想二極管仿真和同步整流器軟開(kāi)關(guān)功能
• ?初級(jí)側(cè)電壓感測(cè)?：實(shí)現(xiàn)高效的電壓控制和保護(hù)

4. 電氣特性

• ?工作溫度范圍?：-40°C至+125°C
• ?供電電壓?：3.3V（數(shù)字核心和I/O）
• ?內(nèi)部振蕩器頻率?：240MHz至260MHz
• ?閃存和RAM?：32KB程序閃存、2KB數(shù)據(jù)閃存（帶ECC）、4KB數(shù)據(jù)RAM

5. 封裝與尺寸

• ?封裝類(lèi)型?：64引腳QFN（9mm x 9mm）和40引腳QFN（6mm x 6mm）

6. 文檔支持

• 提供詳細(xì)的數(shù)據(jù)表、應(yīng)用曲線、布局指南、設(shè)計(jì)支持文檔和相關(guān)鏈接
• 包括數(shù)字電源外設(shè)程序員手冊(cè)、監(jiān)控和通信程序員手冊(cè)、ARM和數(shù)字系統(tǒng)程序員手冊(cè)等

7. 注意事項(xiàng)

• 在設(shè)計(jì)電路時(shí)，需特別注意熱設(shè)計(jì)和電磁兼容性（EMC）
• 使用推薦的外部元件和布局指南以獲得最佳性能
• 確保在所有操作條件下不超過(guò)絕對(duì)最大額定值