UCD3138A 用于隔离电源的高度集成数字控制器 - UCD3138A

UCD3138A (正在供货)

UCD3138A 用于隔离电源的高度集成数字控制器

 

描述

UCD3138A 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。 UCD3138A 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。

UCD3138A 控制器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 Studio™ 软件开发环境和德州仪器 (TI) 的电源开发 GUI,这使得用户能够配置和监控关键系统参数。

UCD3138A 控制器的核心是数字控制环路外设,也称作数字电源外设 (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 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以及片上 RAM 和 ROM 执行其程序。

除了 DPP,该控制器还新增了专用电源管理外设,不仅可在整个工作范围内保持高效率,而且兼具高集成度(可提高功率密度)、高可靠性和最低总系统成本等优点,同时还能够灵活支持大量控制方案和拓扑结构。 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。

UCD3138A 是 UCD3138 数字电源控制器的功能变型,相比 UCD3138 具有显著改进。 有关 UCD3138A 中的功能改进的完整说明,请参见。 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。

特性

  • 可对多达 3 个独立反馈环路进行数字控制
    • 基于 PID 的专用硬件
    • 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 的误差模数转换器 (EADC)
    • 可配置低至 1mV/LSB 的分辨率
    • 自动分辨率选择
    • 高达 8 倍过度采样
    • 基于硬件的取平均值操作(高达 8 倍)
    • 带有 4 位抖动值的 10 位有效数模转换器 (DAC)
    • 自适应采样触发器定位
  • 多达 8 个高分辨率数字脉宽调制 (DPWM) 输出
    • 250ps 脉宽分辨率
    • 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 的切换频率
  • 可配置的 PWM 边沿运动
    • 后缘调制
    • 前缘调制
    • 三角调制
  • 可配置的反馈控制
    • 电压模式
    • 平均电流模式
    • 峰值电流模式控制
    • 恒定电流
    • 恒定电源
  • 可配置调制方法
    • 频率调制
    • 相移调制
    • 脉宽调制
  • 快速、自动且平滑的模式切换
    • 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
    • 同步镇流器软打开/关闭
    • 低集成电路 (IC) 待机功率
  • 初级侧电压感应
  • 铜走线电流感应
  • 磁通均衡和相电流均衡
  • 电流共享总线支持
    • 平均模式或主从模式
  • 特有丰富的故障保护选项
    • 7 个高速模拟比较器
    • 逐周期电流限制
    • 可编程故障输入
    • 外部故障中断功能
    • 10 个数字比较器
    • 可编程消隐时间
  • 多个 UCD3138A 器件间的 DPWM 波形同步
  • 14 通道、12 位、267ksps 通用 ADC
    • 可编程平均滤波器
    • 双采样保持
  • 内部温度传感器
  • 完全可编程的高性能 31.25MHz、32 位 ARM7TDMI-S 处理器
    • 32KB 程序闪存
    • 支持纠错码 (ECC) 的 2KB 数据闪存
    • 4KB 数据随机存取存储器 (RAM)
    • 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
    • I2C / 电源管理总线 (PMBus)
    • UCD3138RGC(64 引脚四方扁平无引线 (QFN))上有 2 个 UART
    • UCD3138ARMH(40 引脚 QFN)上有 1 个 UART
  • UART 自动波特率调整
  • 具有可选输入引脚的定时器捕捉功能
  • 多达 5 个附加的通用定时器
  • 内置安全装置:BOD 和 POR
  • 64 引脚和 40 引脚 QFN 封装
  • 40 引脚 QFN 封装(通过 ICP9592A T/C 认证)
  • 工作温度范围:-40°C 至 125°C
  • 调试接口
    • Code Composer Studio (带 JTAG 接口)
    • Fusion Digital Power 设计人员GUI 支持

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

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参数 与其它产品相比 数字电源隔离式控制器

 
Number of Outputs
Frequency (Max) (kHz)
A/D Channels
Analog Comparators
Communications
Compensator
DPWM Resolution (ps)
GPIOs
No. of Digital Power Peripheral feedback loops
Non-Volatile Memory
Processor
Rating
Operating Temperature Range (C)
Pin/Package
UCD3138A UCD3138064A UCD3138128 UCD3138128A UCD3138A64
8    8    8    8    8   
2000    2000    2000    2000    2000   
14    14    14    14    14   
7    7    7    7    7   
1 PMBUS
2 UART   
1 I2C
1 PMBUS
2 UART   
1 SPI
2 I2C
2 PMBUS
2 UART   
1 SPI
2 I2C
2 PMBUS
2 UART   
1 SPI
2 I2C
2 PMBUS
2 UART   
2-pole/2-zero (PID hardware)    2-pole/2-zero (PID hardware)    2-pole/2-zero (PID hardware)    2-pole/2-zero (PID hardware)    2-pole/2-zero (PID hardware)   
250    250    250    250    250   
30    30    43    43    43   
3    3    3    3    3   
2kB (Data)
32kB (Program)   
2kB (Data)
64kB (Program)   
128kB (Program)
2kB (Data)   
128kB (Program)
2kB (Data)   
2kB (Data)
64kB (Program)   
31.25MHz
32-bit ARM7   
31.25MHz
32-bit ARM7   
31.25MHz
32-bit ARM7   
31.25MHz
32-bit ARM7   
31.25MHz
32-bit ARM7   
Catalog    Catalog    Catalog    Catalog    Catalog   
-40 to 125    -40 to 125    -40 to 125    -40 to 125    -40 to 125   
40VQFN
64VQFN   
64VQFN    80TQFP    80TQFP    80TQFP