ZHCSER5 December   2015 UCD3138064A

PRODUCTION DATA.  

  1. 1器件概述
    1. 1.1 特性
    2. 1.2 应用范围
    3. 1.3 说明
    4. 1.4 功能方框图
  2. 2修订历史记录
  3. 3Device Options
    1. 3.1 Device Comparison Table
    2. 3.2 Product Selection Matrix
  4. 4Pin Configuration and Functions
    1. 4.1 Pin Diagrams
    2. 4.2 Pin Functions
  5. 5Specifications
    1. 5.1 Absolute Maximum Ratings
    2. 5.2 ESD Ratings
    3. 5.3 Recommended Operating Conditions
    4. 5.4 Thermal Information
    5. 5.5 Electrical Characteristics
    6. 5.6 Timing Characteristics
    7. 5.7 PMBus/SMBus/I2C Timing
    8. 5.8 Parametric Measurement Information
    9. 5.9 Typical Characteristics
  6. 6Detailed Description
    1. 6.1 Overview
    2. 6.2 ARM Processor
    3. 6.3 Memory
    4. 6.4 Feature Description
      1. 6.4.1  System Module
        1. 6.4.1.1 Address Decoder (DEC)
        2. 6.4.1.2 Memory Management Controller (MMC)
        3. 6.4.1.3 System Management (SYS)
        4. 6.4.1.4 Central Interrupt Module (CIM)
      2. 6.4.2  Peripherals
        1. 6.4.2.1 Digital Power Peripherals
          1. 6.4.2.1.1 Front End
          2. 6.4.2.1.2 DPWM Module
          3. 6.4.2.1.3 DPWM Events
          4. 6.4.2.1.4 High Resolution DPWM
          5. 6.4.2.1.5 Over Sampling
          6. 6.4.2.1.6 DPWM Interrupt Generation
          7. 6.4.2.1.7 DPWM Interrupt Scaling/Range
      3. 6.4.3  Synchronous Rectifier Dead Time Optimization Peripheral
      4. 6.4.4  Automatic Mode Switching
        1. 6.4.4.1 Phase Shifted Full Bridge Example
        2. 6.4.4.2 LLC Example
        3. 6.4.4.3 Mechanism For Automatic Mode Switching
      5. 6.4.5  DPWMC, Edge Generation, IntraMux
      6. 6.4.6  Filter
        1. 6.4.6.1 Loop Multiplexer
        2. 6.4.6.2 Fault Multiplexer
      7. 6.4.7  Communication Ports
        1. 6.4.7.1 SCI (UART) Serial Communication Interface
        2. 6.4.7.2 PMBUS/I2C
        3. 6.4.7.3 SPI
      8. 6.4.8  Timers
        1. 6.4.8.1 24-Bit Timer
        2. 6.4.8.2 16-Bit PWM Timers
        3. 6.4.8.3 Watchdog Timer
      9. 6.4.9  General Purpose ADC12
      10. 6.4.10 Miscellaneous Analog
      11. 6.4.11 Brownout
      12. 6.4.12 Global I/O
      13. 6.4.13 Temperature Sensor Control
      14. 6.4.14 I/O Mux Control
      15. 6.4.15 Current Sharing Control
      16. 6.4.16 Temperature Reference
    5. 6.5 Device Functional Modes
      1. 6.5.1 DPWM Modes Of Operation
        1. 6.5.1.1 Normal Mode
        2. 6.5.1.2 Phase Shifting
        3. 6.5.1.3 DPWM Multiple Output Mode
        4. 6.5.1.4 DPWM Resonant Mode
      2. 6.5.2 Triangular Mode
      3. 6.5.3 Leading Edge Mode
    6. 6.6 Memory
      1. 6.6.1 Register Maps
        1. 6.6.1.1 CPU Memory Map and Interrupts
          1. 6.6.1.1.1 Memory Map (After Reset Operation)
          2. 6.6.1.1.2 Memory Map (Normal Operation)
          3. 6.6.1.1.3 Memory Map (System and Peripherals Blocks)
        2. 6.6.1.2 Boot ROM
        3. 6.6.1.3 Customer Boot Program
        4. 6.6.1.4 Flash Management
        5. 6.6.1.5 Synchronous Rectifier MOSFET Ramp and IDE Calculation
  7. 7Applications, Implementation, and Layout
    1. 7.1 Application Information
    2. 7.2 Typical Application
      1. 7.2.1 Design Requirements
      2. 7.2.2 Detailed Design Procedure
        1. 7.2.2.1 PCMC (Peak Current Mode Control) PSFB (Phase Shifted Full Bridge) Hardware Configuration Overview
        2. 7.2.2.2 DPWM Initialization for PSFB
          1. 7.2.2.2.1 DPWM Synchronization
        3. 7.2.2.3 Fixed Signals to Bridge
        4. 7.2.2.4 Dynamic Signals to Bridge
        5. 7.2.2.5 System Initialization for PCM
          1. 7.2.2.5.1 Use of Front Ends and Filters in PSFB
          2. 7.2.2.5.2 Peak Current Detection
          3. 7.2.2.5.3 Peak Current Mode (PCM)
      3. 7.2.3 Application Curves
      4. 7.2.4 Power Supply Recommendations
      5. 7.2.5 Layout
        1. 7.2.5.1 IC Grounding and Layout Guidelines
        2. 7.2.5.2 Layout Example
  8. 8器件和文档支持
    1. 8.1 器件支持
    2. 8.2 文档支持
      1. 8.2.1 相关文档
    3. 8.3 社区资源
    4. 8.4 商标
    5. 8.5 静电放电警告
    6. 8.6 Glossary
  9. 9机械、封装和可订购信息

封装选项

机械数据 (封装 | 引脚)
散热焊盘机械数据 (封装 | 引脚)
订购信息

1 器件概述

1.1 特性

  • UCD3138 系列的 64kB 程序闪存衍生器件
    • 2-32kB 程序闪存存储器组
    • 支持从组 1 执行，同时对其它组进行编程
    • 在不关闭电源的情况下，能够更新固件
    • 与 UCD3138 (+1 SPI，+1 I2C) 相对的额外通信端口
    • 与 UCD3138 (SLUSAP2B) 引脚到引脚兼容。
  • 可对多达 3 个独立式反馈环路的数字控制
    • 专用的基于 PID 的硬件
    • 支持双极点/双零点配置
    • 非线性控制
  • 带和不带预偏置电压的软启动/停止
  • 快速输入电压前馈硬件
  • 同步整流死区优化外设，可与 UCD7138 同步整流驱动器搭配使用
  • 高达 16MHz 误差数模 (A/D) 转换器 (EADC)
    • 可配置低至 1mV/LSB 的分辨率
    • 高达 8 倍过采样
    • 基于硬件的取平均值操作（高达 8 倍）
    • 带有 4 位抖动值的 14 位有效数模转换器 (DAC)
    • 自适应触发定位
  • 高达 8 个高分辨率数字脉宽已调制 (DPWM) 输出
    • 脉宽分辨率为 250ps
    • 4ns 频率和相位分辨率
    • 输出间的可调相移
    • 配对间的可调死区
    • 逐周期占空比匹配
    • 高达 2MHz 开关频率
  • 可配置后缘/前缘/三角调制
  • 可配置的反馈控制
    • 电压、平均电流和峰值电流模式控制
    • 恒定电流、恒定功率
  • 可配置 FM，相移调制和脉宽调制 (PWM)
  • 快速，自动和平滑模式开关
    • 频率调制和 PWM
    • 相移调制和 PWM
    • 频率调制和相移调制
  • 高效和轻负载管理
    • 突发模式
    • 理想的二极管仿真
    • 同步镇流器软启动/关闭
    • 低集成电路 (IC) 待机功率
  • 初级侧电压感应
  • 磁通和相位电流均衡
  • 电流共享（平均 & 主/从）
  • 特有丰富的故障保护选项
    • 7 个模拟比较器/4 个数字比较器
    • 逐周期电流限制
    • 可编程消隐时间和故障计数
    • 外部故障输入
  • 多个 UCD3138064A 器件间的 DPWM 波形同步
  • 14 通道，12 位，267ksps 通用 ADC，此 ADC 具有集成的
    • 可编程平均滤波器
    • 双采样保持
  • 内部温度传感器
  • 完全可编程高性能 31.25MHz，32 位 ARM7TDMI-S 处理器
    • 64kB 程序闪存（2-32kB 组）
    • 具有纠错码 (ECC) 的 2kB 数据闪存
    • 4kB 数据 RAM
    • 8kB 引导 ROM
    • 可通过 I2C 或通用异步收发器 (UART) 实现现场固件引导加载
  • 通信外设
    • 1 - I2C/PMBus，1 - I2C （只适用于主控模式）
    • 2 - UART
    • 1 - SPI
  • UART 自动波特率调整
  • 具有可选输入引脚的定时器捕捉
  • 内置安全装置：欠压检测 (BOD) 和加电复位 (POR)
  • 64 引脚四方扁平无引线 (QFN) 和 48 引脚 QFN 封装
  • 运行温度：-40°C 至 125°C
  • 调试接口
    • Code Composer StudioTM（JTAG 接口）
    • Fusion Digital PowerTM Designer GUI 支持

1.2 应用范围

  • 电源和电信整流器
  • 功率因数校正
  • 独立的 DC-DC 模块

1.3 说明

UCD3138064A 是一款德州仪器 (TI) 数字电源控制器，此控制器在一个单芯片解决方案内提供高集成度和优异的性能。相对于德州仪器 (TI) 的 UCD3138 数字电源控制器 (Section 3)，UCD3138064A 可提供 64kB 闪存程序存储器（UCD3138 可提供 32kB 闪存程序存储器），以及 SPI 和 I2C 端口等附加通信选件。2-32kB 组内的 64kB 程序闪存存储器的可用性使得设计人员能够在器件中执行固件的双镜像（例如，一个主镜像 + 一个备份镜像），以及从任一使用适当算法的组中执行的灵活性。它还为处理器创造了独一无二的机会来载入一个新程序并随后执行那个程序，而不会中断电源传送。该特性使得最终用户能够现场为电源添加新 特性， 同时消除了载入新程序所需的任何停机时间。

UCD3138064A 灵活的特性使得此器件适用于广泛的电源转换 应用。此外，器件内的多种外设已经过专门优化，用于提升 AC/DC 和隔离式 DC/DC 应用 性能并减少信息技术 (IT) 和网络基础设施空间内的解决方案组件数量。UCD3138064A 是完全可编程的解决方案，可以使用户对相关应用实现完全控制，并且能够在同类解决方案中脱颖而出。与此同时，德州仪器 (TI) 致力于通过提供一流的开发工具来简化用户的开发工作，其中包括应用固件、Code Composer StudioTM 软件开发环境和德州仪器 (TI) 的整合电源开发 GUI，这使得用户能够配置和监控关键系统参数。

UCD3138064A 控制器的核心是数字电源外设 (DPP)。每个 DPP 实现一个高速数字控制环路，此环路由专用误差模数转换器 (EADC)、基于 PID 的双极点/双零点数字补偿器以及脉宽分辨率为 250ps 的 DPWM 输出组成。此器件还包含一个 12 位、267ksps 通用 ADC，此 ADC 具有多达 14 个通道、定时器、中断控制、PMBus、I2C 以及 UART 通信端口。此器件基于一个32 位 ARM7TDMI-S 精简指令集计算机 (RISC) 微控制器，该微控制器可执行实时监控、配置外设以及管理通信。ARM 微控制器从可编程闪存存储器以及片载 RAM 和 ROM 里执行它的程序。

除了 DPP，特定电源管理外设已被添加以便在全部运行范围内启用高效、针对增加的功率密度的高集成度、可靠性、和最低总体系统成本以及支持最广泛控制体系和拓扑数量的高灵活性。此类外设包括：轻负载突发模式、同步整流、自动模式切换、输入电压前馈、铜走线电流感测、理想二极管仿真、恒定电流/恒定功率控制、同步整流软开启和关闭、峰值电流模式控制、磁通均衡、二次侧输入电压感测、高分辨率电流均流、带预偏置电压的硬件可配置软启动 等。已经针对电压模式和峰值电流模式受控相移全桥、单双相位功率因数校正 (PFC)、无桥 PFC、硬开关全桥和半桥、以及 LLC 半桥和全桥进行了拓扑支持优化。

UCD3138064A 是 UCD3138064 数字电源控制器的功能变型，相比 UCD3138064 具有显著改进。有关 UCD3138064A 中的功能改进的完整说明，请参见《UCD3138064A 迁移指南》。主要改进如下：

    提高了通用 ADC 在极低温度 (-40℃) 环境下的精度和性能。

    UART 外设新增了基于硬件的自动波特率调整功能。

    新增了同步整流死区优化硬件外设。优势包括：

    • 提高了效率
    • 减小了同步整流电压应力
    • 缩短了开发周期

添加了占空比读取功能，以便改善器件在峰值电流模式下的使用。

器件信息(1)

产品型号 封装 封装尺寸（标称值）
UCD3138064A VQFN (64) 9.00mm x 9.00mm
WQFN (40) 6.00mm x 6.00mm
(1) 要了解所有可用封装，请见数据表末尾的可订购产品附录。

1.4 功能方框图

UCD3138064A FBD_verA_SLUSCA5.gif Figure 1-1 功能框图
UCD3138064A fbd_synchronous_SLUSCA5.gif Figure 1-2 同步整流外设与同步整流驱动器搭配使用