UCD30xx 器件是德州儀器 （TI） 數字 PWM 控制器系列的成員，為數字電源轉換應用提供單芯片控制解決方案。這些器件允許對高性能、高頻電源進行數字控制，并靈活配置參數、監控、監控和通信功能。

UCD30xx 是完全可編程的解決方案，可配置為支持單相或多相配置中的各種隔離和非隔離拓撲。一些示例包括交錯式 PFC、隔離正激、半橋、相移全橋、有源鉗位和諧振 LLC。
*附件：ucd3040 數字電源控制器數據表 .pdf

UCD30xx 控制器的核心是數字控制回路外設，也稱為 Fusion 數字電源外設 （FDPP）。每個 FDPP 都實現了一個高速數字控制回路，包括一個專用誤差模數轉換器 （EADC）、一個三極點/三個零點 （3p， 3z） 數字補償器和兩個脈寬分辨率為 250 ps 的 DPWM 輸出。該器件還包含一個 12 位、200ksps 通用 ADC，具有多達 15 個通道、定時器、中斷控制以及 PMBus、SCI 和 SPI 等通信端口。該設備基于 32 位 ARM7 RISC CPU，可執行實時監控、配置外圍設備和管理通信。CPU 從可編程閃存和 ROM 中執行其程序。

特性

• 對多達 4 個電壓反饋環路進行數字控制
• 多達 8 個高分辨率數字脈寬調制 （DPWM） 輸出，支持各種離線、隔離和非隔離 DC-DC 拓撲
  • 250ps DPWM 脈寬分辨率
  • 4ns DPWM 頻率分辨率
  • DPWM 輸出之間的可調相移
  • 每個 DPWM 對之間的可調死區
  • 高電平有效或 -低 DPWM 極性
  • 高達 2MHz 的 DPWM 開關頻率
• 每個反饋回路專用的高速誤差模數轉換器 （EADC），感應分辨率高達 1 mV
• 片上 10 位 D 和 A 轉換器 （DAC），用于設置 EADC 參考電壓
• 專用硬件加速數字補償器或控制律加速器 （CLA）
  • 三極、三零可配置補償器
  • 特性非線性數字控制
  • 多個可編程系數寄存器，用于自適應數字補償
• 高達 15 通道、12 位、200ksps 模數轉換器 （ADC）
• 多級故障保護
  • 4 個高速模擬比較器
  • 外部故障輸入
  • 12 位 ADC
• 可針對電壓模式、平均電流模式和諧振模式進行配置
• 允許在多個 UCD3040、UCD3020 和 UCD3028 （UCD30xx） 器件之間同步 DPWM 波形
• 可調節的 DPWM 脈沖寬度支持多相應用中的電流平衡。
• 高性能 31.25 MHz、32 位 ARM7 處理器
• 32 KB 程序閃存和 2 KB 數據閃存，帶糾錯碼 （ECC）
• 4 KB 數據 RAM
• 4 KB 引導 ROM
• 通信外圍設備
  • PMBus
  • 串口
  • SPI 系列
  • JTAG （在 UCD3028 中不可用）
• 單電源解決方案：內部穩壓器控制外部調整管元件
• 內部溫度傳感器
• 最多 5 個附加定時器
• 內置看門狗、BOD 和 POR
• 80 引腳 QFP （PFC）、64 引腳 QFN （RGC）、48 引腳 QFN （RGZ） 和 40 引腳 QFN （RHA 和 RMH） 封裝產品
• 工作溫度范圍：–40°C 至 125°C
• 應用
  • 隔離式 AC-DC 和 DC-DC 電源
  • 功率因數校正
  • 非隔離式 DC-DC 電源

參數

一、產品概述

• ?產品系列?：UCD30xx系列數字電源控制器
• ?型號?：UCD3040、UCD3028、UCD3020
• ?核心處理器?：基于32位ARM7 RISC CPU，運行頻率為31.25 MHz
• ?應用領域?：適用于各種數字電源轉換應用，包括AC-DC和DC-DC電源、功率因數校正（PFC）等

二、主要特性

• ?控制模式?：支持電壓模式、平均電流模式和諧振模式
• ? 數字脈沖寬度調制（DPWM） ?：
  • 高達四個電壓反饋環路
  • 高達八個高分辨率DPWM輸出
  • DPWM脈沖寬度分辨率達250 ps
  • DPWM頻率分辨率達4 ns，最高可達2 MHz
• ?通信接口?：
  • PMBus接口，支持SMBus和I2C協議
  • UART接口，支持SCI協議
  • SPI接口
  • JTAG接口（僅限UCD3040）
• ? 模擬-數字轉換器（ADC） ?：
  • 12位ADC，采樣速率高達200 ksps
  • 多達15個通道，用于監測電壓、電流和溫度等
• ?數字補償器?：三極點三零點（3p/3z）數字補償器，支持非線性控制
• ?保護和監控功能?：包括過壓保護、過流保護、欠壓鎖定、熱關斷、看門狗定時器等

三、引腳配置與封裝

• ?引腳數量?：
  • UCD3040：80引腳QFP封裝和64引腳QFN封裝
  • UCD3028：40引腳QFN封裝（RHA和RMH）
  • UCD3020：48引腳QFN封裝（RGZ）和40引腳QFN封裝（RHA和RMH）
• ?主要引腳功能?：
  • ADC輸入引腳：用于連接外部模擬信號進行監測
  • DPWM輸出引腳：用于驅動外部功率開關
  • 故障輸入引腳：用于接收外部故障信號
  • 通信接口引腳：包括PMBus、UART、SPI和JTAG引腳

四、電氣特性

• ?供電電壓?：3.3V數字核心供電和模擬供電
• ?工作溫度范圍?：-40°C至125°C
• ?ADC性能?：
  • 分辨率：12位
  • 轉換時間：4.625 μs
  • 積分非線性（INL）：±4 LSB
  • 微分非線性（DNL）：±2 LSB
• ?DPWM性能?：
  • 分辨率：250 ps（脈沖寬度）和4 ns（頻率）
  • 同步輸入/輸出功能，支持多設備同步

五、功能描述

• ?數字控制環路?：每個FDPP（Fusion Digital Power Peripheral）包含一個誤差ADC、數字補償器和DPWM模塊，實現高精度的數字電源控制
• ?非線性控制?：通過可編程的非線性增益表，實現更精確的控制效果
• ?故障保護和監控?：實時監測電源系統的各種參數，如電壓、電流和溫度，提供全面的故障保護功能
• ?靈活的通信接口?：支持PMBus、UART、SPI和JTAG等多種通信協議，方便與系統其他部分進行通信和控制

六、應用信息

• ?典型應用?：包括隔離和非隔離的DC-DC轉換器、PFC電路等
• ?設計指南?：提供了詳細的設計步驟和外部組件選擇指南
• ?參考設計?：包括多個典型應用電路，方便用戶快速設計和驗證電源系統