UCD3138128A 用于隔離電源的高度集成數(shù)字控制器數(shù)據(jù)手冊

UCD3138xA 是德州儀器 （TI） 的一款數(shù)字電源控制器，可在單芯片解決方案中提供卓越的集成度和性能。UCD3138128A 提供 128 kB 的程序閃存，而 UCD3138A 為 32 kB。它還提供了額外的通信選項，例如 SPI 和第二個 I^2^C/PMBus 端口。多個 32 kB bank 中的程序閃存的可用性使設(shè)計人員能夠在器件中實(shí)現(xiàn)固件的雙映像（即一個主映像 + 一個備份映像），并提供使用適當(dāng)算法從任一 bank 執(zhí)行的選項。它還為處理器創(chuàng)造了獨(dú)特的機(jī)會，可以在不中斷電力輸送的情況下加載新程序并隨后執(zhí)行該程序。此功能允許最終用戶在現(xiàn)場為電源添加新功能，同時消除加載新程序所需的任何停機(jī)時間。

UCD3138xA 系列的靈活性使其適用于各種電源轉(zhuǎn)換應(yīng)用。此外，該器件內(nèi)部的多個外設(shè)經(jīng)過專門優(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。UCD3138xA 系列是一款完全可編程的解決方案，可為客戶提供對其應(yīng)用的完全控制，并為許多解決方案提供充足的靈活性。同時，TI 致力于通過提供一流的開發(fā)工具（包括應(yīng)用固件、Code Composer Studio）來簡化客戶的開發(fā)工作^TM^軟件開發(fā)環(huán)境，以及 TI 的 Fusion Power Development GUI，使客戶能夠配置和監(jiān)控關(guān)鍵系統(tǒng)參數(shù)。
*附件：UCD3138128A 用于隔離電源的高集成度數(shù)字控制器 數(shù)據(jù)表.pdf

控制器的核心是數(shù)字電源外設(shè) （DPP）。每個 DPP 都實(shí)現(xiàn)了一個高速數(shù)字控制回路，包括一個專用的誤差模數(shù)轉(zhuǎn)換器 （EADC）、一個基于 PID 的 2 極點(diǎn) - 2 零點(diǎn)數(shù)字補(bǔ)償器和具有 250 ps 脈寬分辨率的 DPWM 輸出。該器件還包含一個 12 位、539 ksps 通用 ADC，具有多達(dá) 15 個通道、定時器、中斷控制、PMBus、I^2^C、SPI 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。此類外設(shè)包括：輕負(fù)載突發(fā)模式、同步整流、LLC 和相移全橋模式切換、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、同步整流軟開和關(guān)、峰值電流模式控制、磁通量平衡、次級側(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、 以及其他幾個功能。拓?fù)渲С忠厌槍﹄妷耗Ｊ胶头逯惦娏髂Ｊ娇刂频南嘁迫珮颉蜗嗪碗p相 PFC、無橋 PFC、硬開關(guān)全橋和半橋、有源鉗位正激轉(zhuǎn)換器、雙開關(guān)正激轉(zhuǎn)換器以及 LLC 半橋和全橋進(jìn)行了優(yōu)化。

UCD3138128A 是 UCD3138 數(shù)字功率控制器的功能變體，與UCD3138相比有重大改進(jìn)。有關(guān)在UCD3138128A中所做的完整更改的描述，請參閱 UCD3138128A 遷移指南。主要改進(jìn)包括：通用 ADC 經(jīng)過改進(jìn)，在極端低溫 （–40°C） 下具有更好的精度和性能。UART 外設(shè)已經(jīng)過修改，包括基于硬件的自動波特率調(diào)整功能。添加了一個新的 Synchronous Rectifier Dead Time Optimization 硬件外設(shè)。優(yōu)點(diǎn)包括： 提高效率 降低同步整流器電壓應(yīng)力縮短開發(fā)周期增加了占空比讀取功能，以改善在峰值電流模式下的使用。

特性

• UCD3138xA 系列的 128 kB 程序閃存衍生產(chǎn)品
  • 4-32 kB 程序閃存存儲體
  • 支持從 1 個 SoundBank 執(zhí)行，同時對另一個 SoundBank 進(jìn)行編程
  • 能夠在不關(guān)閉電源的情況下更新固件
  • 與 UCD3138xA 相比的額外通信端口（+1 個 SPI，+1 個 I2C）
  • 基于引導(dǎo)閃存的雙內(nèi)存映像支持“動態(tài)”固件更新
• 與 UCD7138 同步整流器驅(qū)動器配合使用的同步整流器死區(qū)時間優(yōu)化外設(shè)
• 多達(dá) 3 個獨(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
• 高達(dá) 16 MSPS 的誤差 A/D 轉(zhuǎn)換器 （EADC）
  • 可配置分辨率（最小值：1 mV/LSB）
  • 高達(dá) 8 倍的過采樣和自適應(yīng)樣品定位
  • 基于硬件的平均（高達(dá) 8 倍）
  • 14 位有效基準(zhǔn) DAC
• 多達(dá) 8 個高分辨率數(shù)字脈寬調(diào)制 （DPWM） 輸出
  • 250 ps 脈寬分辨率
  • 4 ns 頻率和相位分辨率
  • 可調(diào)相移和死區(qū)
  • 逐周期占空比匹配
  • 高達(dá) 2 MHz 的開關(guān)頻率
• 可配置的尾隨/前導(dǎo)/三角調(diào)制
• RTC 支持
• 外部晶振接口
• 可配置的反饋控制
  • 電壓、平均電流和峰值電流模式控制
  • 恒流、恒功率
• 可配置的 FM、相移調(diào)制和 PWM
• 快速、自動和平穩(wěn)的模式切換
  • 頻率調(diào)制和 PWM
  • 相移調(diào)制和 PWM
• 高效率和輕負(fù)載管理
  • 突發(fā)模式和理想二極管仿真
  • 同步整流器軟開/關(guān)
  • 低 IC 待機(jī)功率
• 初級側(cè)電壓感應(yīng)
• 當(dāng)前份額 （Average 和 Master/Slave）
• 功能豐富的故障保護(hù)選項
  • 7 個模擬 / 4 個數(shù)字比較器，
  • 逐周期電流限制
  • 可編程消隱時間和故障計數(shù)
  • 外部故障輸入
• 多個 UCD3138x 器件之間的 DPWM 波形同步
• 15 通道、12 位、539 ksps 通用 ADC
• 內(nèi)部溫度傳感器
• 完全可編程高性能 31.25 MHz、32 位 ARM7TDMI-S 處理器
  • 128 kB 程序閃存（4-32 kB 庫）
  • 帶 ECC 的 2 kB 數(shù)據(jù)閃存
  • 8 kB 數(shù)據(jù) RAM
  • 8 kB 引導(dǎo) ROM 啟用固件引導(dǎo)加載
• 通信外設(shè)，
  • 2 - 我^2^C/PMBus 接口
  • 2 個 UART，1 個 SPI
• UART 自動波特率調(diào)整
• 具有可選輸入引腳的定時器捕獲
• 80 引腳 QFP 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

• ?型號?：UCD3138128A
• ?類型?：高集成度數(shù)字控制器
• ?應(yīng)用?：適用于隔離電源、電信整流器、功率因數(shù)校正（PFC）、隔離DC-DC模塊等

2. 主要特性

• ?高集成度?：集成128kB程序閃存、2kB數(shù)據(jù)閃存、8kB數(shù)據(jù)RAM、32位ARM7TDMI-S處理器
• ?多通信接口?：2個I2C/PMBus接口、2個UART接口、1個SPI接口
• ? 高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC） ?：12位539ksps通用ADC，14位有效分辨率參考DAC
• ? 高性能數(shù)字脈沖寬度調(diào)制（DPWM） ?：高達(dá)8個DPWM輸出，250ps脈沖寬度分辨率
• ?多反饋回路控制?：支持多達(dá)3個獨(dú)立反饋回路，PID硬件加速
• ?靈活的拓?fù)淇刂?/strong>?：支持正向、反激、半橋等多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
• ?高效能管理?：支持輕載突發(fā)模式、理想二極管仿真、同步整流軟開關(guān)等

3. 功能描述

• ?同步整流死區(qū)優(yōu)化?：通過DTC（死區(qū)時間控制）接口優(yōu)化同步整流MOSFET的開關(guān)死區(qū)時間
• ?自動模式切換?：支持自動在多種工作模式間切換，以提高效率和功率范圍
• ?故障保護(hù)?：提供多種故障保護(hù)選項，包括過流保護(hù)、過壓保護(hù)、過溫保護(hù)等
• ?高精度電流共享?：支持平均電流共享和主從電流共享模式
• ? 實(shí)時時鐘（RTC） ?：集成10MHz外部晶振接口，支持實(shí)時時鐘功能
• ?靈活的軟件更新?：支持在線固件更新，無需關(guān)閉電源

4. 應(yīng)用信息

• ?典型應(yīng)用?：隔離電源、PFC、DC-DC模塊等
• ?開發(fā)工具?：提供Code Composer Studio集成開發(fā)環(huán)境、Fusion Digital Power Designer GUI等開發(fā)工具

5. 設(shè)計支持

• ?詳細(xì)設(shè)計指南?：提供詳細(xì)的設(shè)計指南和布局建議，確保最佳性能和穩(wěn)定性
• ?布局示例?：提供PCB布局示例，幫助設(shè)計師快速上手

6. 封裝與訂購信息

• ?封裝類型?：80引腳TQFP封裝
• ?工作溫度范圍?：-40°C至125°C
• ?訂購信息?：提供詳細(xì)的訂購選項和包裝信息