TI的UCD3138系列產(chǎn)品使用了控制電源的全新方法

作者：Vaibhav Desai 和 Ian Bower

在今天的互聯(lián)世界中，需要頻繁的軟件現(xiàn)場(chǎng)更新，以改進(jìn)精確度、添加功能，甚至修補(bǔ)漏洞。如果你希望自己看不到這些更新，就一定會(huì)喜歡這個(gè)想法——不需要軟件重啟或者導(dǎo)致任何細(xì)微的電源故障的即時(shí)更新。這個(gè)概念對(duì)于“使用中”(on the fly) 更新相對(duì)簡(jiǎn)單，而挑戰(zhàn)在于，在固件轉(zhuǎn)變過(guò)程中，保持對(duì)電源的控制。換言之，關(guān)鍵就是要實(shí)現(xiàn)無(wú)縫轉(zhuǎn)換，不丟失任何信息。

TI的UCD3138系列產(chǎn)品使用了控制電源的全新方法。UCD3138控制器的結(jié)構(gòu)使用了可編程的數(shù)字狀態(tài)機(jī)硬件，和集成式通用微控制器一起，執(zhí)行快速電壓/電流回路控制，完成必要的電源管理和系統(tǒng)通訊任務(wù)。這些先進(jìn)的電源外設(shè)可以在處理器上自主運(yùn)行，無(wú)需依賴(lài)速度更慢的固件決定或者復(fù)雜的共享資源時(shí)間切片。

圖1：UCD3138器件方框圖

UCD3138器件的拓?fù)渲С譃殡妷耗Ｊ交蛘唠娏髂Ｊ娇刂?、?全橋拓?fù)洌ㄈ缫葡?、硬開(kāi)關(guān)或者諧振LLC和單相或者多相升壓功率因數(shù)校正(PFC)）進(jìn)行了優(yōu)化。你甚至還可以在峰值電流模式控制配置中操作控制器，以像移相、硬開(kāi)關(guān)全橋轉(zhuǎn)換器一樣，保持變壓器磁通平衡拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。要實(shí)現(xiàn)可編程斜坡補(bǔ)償，你可以用同步控制轉(zhuǎn)換率來(lái)斜升內(nèi)部數(shù)模轉(zhuǎn)換器 (DAC)。這將消除次諧波振蕩，并且改進(jìn)輸入電壓前饋性能。

執(zhí)行運(yùn)行中更新的主要要求就是讓自主外設(shè)單獨(dú)運(yùn)行控制環(huán)路，并且有一個(gè)以上的閃存段來(lái)下載最新的鏡像到冗余段中，以斷開(kāi)帶電開(kāi)關(guān)。這個(gè)系統(tǒng)中有3款器件支持運(yùn)行中編程。UCD3138064, UCD3138A64和UCD3138128分別包含64K，64K和128K程序閃存。

出于簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)的考慮，我們將使用UCD3138064來(lái)描述運(yùn)行中的操作。這個(gè)數(shù)字控制器提供64kB的程序閃存存儲(chǔ)器，分為兩段，每段32kB，因此能夠存儲(chǔ)2個(gè)固件鏡像。固件段A代表用于電源當(dāng)前（已存）固件代碼的空間，而段B可代表代碼所需升級(jí)版本的空間。

你可以使用這項(xiàng)技術(shù)從初級(jí)或次級(jí)側(cè)來(lái)更新固件。

次級(jí)側(cè)固件更新：

圖2：運(yùn)行中切換固件

可使用如下2個(gè)步驟來(lái)實(shí)現(xiàn)次級(jí)側(cè)的運(yùn)行中升級(jí)

1. 通過(guò)PMBus/串行外設(shè)接口 (SPI)/通用同步接收器/發(fā)射器，用來(lái)自主機(jī)的全新固件來(lái)編輯塊2
2. 從塊A到塊B斷開(kāi)并執(zhí)行一個(gè)“帶電切換”的操作

如需了解更多信息，請(qǐng)觀看這個(gè)視頻。

初級(jí)側(cè)固件更新：

還可以在初級(jí)側(cè)和次級(jí)側(cè)上執(zhí)行帶電切換。

圖3：初級(jí)和次級(jí)帶電固件更新

可使用下方指定的步驟來(lái)實(shí)現(xiàn)針對(duì)初級(jí)側(cè)的運(yùn)行中升級(jí)

1. 將全新的初級(jí)鏡像由主機(jī)下載至次級(jí)控制器塊B
2. 來(lái)自次級(jí)的數(shù)字電源控制器將把與更新鏡像相關(guān)的信息通知初級(jí)側(cè)
3. 初級(jí)側(cè)電源控制器準(zhǔn)備一個(gè)帶電切換
4. 次級(jí)控制器將鏡像下載至初級(jí)電源控制器
5. 初級(jí)控制器級(jí)執(zhí)行切換，并通知次級(jí)控制器
6. 次級(jí)將成功切換的消息通知給主機(jī)。

應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

在服務(wù)器應(yīng)用中，“運(yùn)行中更新”免除了對(duì)于關(guān)斷的需要，使用“熱插拔”，或者由于固件相關(guān)問(wèn)題或任何特性升級(jí)需要更換電源，這樣做會(huì)中斷系統(tǒng)運(yùn)行。這就減少了服務(wù)器數(shù)據(jù)中心的停機(jī)時(shí)間，而這個(gè)問(wèn)題往往由電源固件的升級(jí)而導(dǎo)致。

圖4：基于UCD3138064的數(shù)控離線(xiàn)AC/DC電源

數(shù)據(jù)清理是一項(xiàng)使用后臺(tái)任務(wù)來(lái)定期檢查主存儲(chǔ)器或內(nèi)存錯(cuò)誤的糾錯(cuò)技術(shù)，在發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤后，這項(xiàng)技術(shù)使用具有不同校驗(yàn)和或數(shù)據(jù)備份形式的冗余數(shù)據(jù)來(lái)校正檢測(cè)到的錯(cuò)誤。數(shù)據(jù)清理降低了單個(gè)可校正錯(cuò)誤出現(xiàn)累積情況的可能性，從而降低了不可校正錯(cuò)誤出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)。UCD3138064器件架構(gòu)所支持的運(yùn)行中操作的功能使數(shù)據(jù)清理的實(shí)現(xiàn)變得輕松而簡(jiǎn)便。

圖5：UCD3138064上的存儲(chǔ)器清理

如需獲得全部TI數(shù)字電源產(chǎn)品和解決方案，敬請(qǐng)?jiān)L問(wèn)ti.com/digitalpower

[1] 數(shù)字電源控制器實(shí)現(xiàn)了“運(yùn)行中”固件升級(jí) – 2013年4月

審核編輯：符乾江