基于在線軟件工具的數(shù)字電源UCD92xx反饋環(huán)路調(diào)試指南

　　摘 要

　　基于UCD92xx 的非隔離數(shù)字電源系統(tǒng)由控制芯片和功率級芯片構(gòu)成。功率級芯片由Mosfet 驅(qū)動和功率Mosfet組成，包括獨(dú)立的Mosfet 驅(qū)動（如UCD7232），或者集成Mosfet 的功率級芯片（如UCD7242 和UCD74120等）。通過與UCD92xx 配套使用的在線工具Fusion Digital Power Designer 可以在線調(diào)節(jié)反饋環(huán)路，提高環(huán)路調(diào)節(jié)的效率。本文在一款基于UCD9224 和UCD74120 的數(shù)字電源板上演示如何在線調(diào)節(jié)環(huán)路。

　　1、引言

　　設(shè)計(jì)一款基于UCD92xx 的非隔離數(shù)字電源，需要首先選擇合適的控制芯片和功率級芯片。當(dāng)功率級芯片選用UCD74120 時(shí)，因其內(nèi)部集成了驅(qū)動器和BUCK 上下管，外圍只需增加電感和輸出電容即可。然后可以使用在線軟件工具對整個(gè)電源系統(tǒng)進(jìn)行配置和調(diào)節(jié)。

　　1.1 數(shù)字電源控制器UCD92xx

　　UCD92xx 是內(nèi)部集成ARM7 核的非隔離數(shù)字電源控制器，可以靈活的配置為多路或多相模式，以UCD9224 為例，可以配置其為雙路輸出或單路四相并聯(lián)輸出等。 圖1 是UCD9224 的內(nèi)部框圖，關(guān)鍵模塊包括：

　　● Fusion Power Peripheral：包含輸出電壓誤差的采集，環(huán)路補(bǔ)償及DPWM 的輸出等；

　　● ADC 采樣模塊：包含10 個(gè)ADC 接口，用來對外部信息（如溫度，電流）和內(nèi)部信息（溫度）進(jìn)行采集；

　　● Analog Comparators 模塊：包含三個(gè)模擬比較器，用來完成對過流等故障的快速保護(hù)；

　　● ARM-7 模塊：包含ARM-7 核，F(xiàn)lash 和晶振等；

　　● PMBUS 模塊：通訊接口，用來與上位機(jī)進(jìn)行通信；

　　● 其它：包括SRE 控制等模塊，用來控制BUCK 運(yùn)行于同步整流還是非同步整流模式；

　　圖 1：UCD9224 內(nèi)部框圖???????????????????????????????????????????? 圖 2：UCD74120 內(nèi)部框圖

　　1.2 功率級芯片UCD74120

　　UCD74120 是一款集成了驅(qū)動器和BUCK 上下管的功率級芯片，最大輸出電流為25A，內(nèi)部框圖如圖2。該芯片同時(shí)具有電流檢測及上報(bào)（給UCD92xx）功能，過流保護(hù)（輸出電流的過流保護(hù)和BUCK 上管過流保護(hù)），欠壓保護(hù)，過溫保護(hù)及故障上報(bào)功能（通過FLT 管腳）等。

　　1.3 在線調(diào)試軟件Fusion Digital Power Designer

　　TI 提供與UCD92xx 配套的在線工具集：Fusion Digital Power Designer，包括offline 模式和online 模式。Offline模式用來離線配置，而online 模式可以在線對UCD92xx 配置和監(jiān)控。本文涉及的在線環(huán)路調(diào)節(jié)是使用online 模式軟件。圖3，4，5，6 顯示的即為該軟件工具的四個(gè)主要功能模塊。

　　● 配置：如圖3，實(shí)現(xiàn)對輸出電壓幅值及過壓點(diǎn)/欠壓點(diǎn)，上電/下電斜率，輸出過流點(diǎn)等的配置；

　　● 設(shè)計(jì)：如圖4，由客戶選定主要功率器件及外圍元件參數(shù)，再由Fusion Digital Power Designer 實(shí)現(xiàn)對數(shù)字電源環(huán)路的配置及模擬仿真；

　　● 監(jiān)控：如圖5，在線對輸出電流/電壓，輸入電壓等的實(shí)時(shí)監(jiān)控；

　　● 狀態(tài)：如圖6，記錄數(shù)字電源的各種故障，如過壓，過流，欠壓等，便于故障定位。

　　圖 3：在線工具的配置界面??????????????????????????????????????????????????????????? 圖 4：在線工具的設(shè)計(jì)界面

　　圖 5：在線工具的監(jiān)控界面 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 圖 6：在線工具的狀態(tài)界面

　　1.4 演示環(huán)路調(diào)試的數(shù)字電源板

　　本文在一款基于UCD9224 和UCD74120 的數(shù)字電源單板上實(shí)際演示環(huán)路的調(diào)試，包括對應(yīng)的實(shí)測波形。該電源的系統(tǒng)框圖如圖7 所示，包含了四個(gè)功率級，采用交錯(cuò)并聯(lián)模式輸出。系統(tǒng)的規(guī)格為：輸入電壓12V，輸出電壓1.0V，最大輸出電流為80A。

　　圖 7：數(shù)字電源系統(tǒng)框圖