UCD3138
- 可对多达 3 个独立式反馈环路的数字控制
- 基于 PID 的专用硬件
- 支持双极点/双零点配置
- 非线性控制
- 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)
- 14 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 频率分辨率
- 4ns 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
- 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
- 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
- 初级侧电压感应
- 铜走线电流感应
- 针对非峰值电流模式控制应用的磁通和相位电流均衡
- 电流共享总线支持
- 模拟平均
- 主器件和从属器件
- 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
- 可编程故障计数
- 外部故障输入
- 10 个数字比较器
- 可编程消隐时间
- 在多个 UCD3138 系列器件之间同步 DPWM 波形
- 14 通道、12 位、267ksps 通用 ADC,带集成
- 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)
- 4KB 启动 ROM 通过 I2C 或 UART 在现场启用固件引导载入
- 通信外设
- I2C / 电源管理总线 (PMBus)
- UCD3138RGC 上有 2 个 UART(64 针 QFN)
- UCD3138RHA/UCD3138RMH(40 针 QFN)和 UCD3138RJA(40 针 VQFN)上 有 1 个 UART
- 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
- 内置看门狗:BOD 和 POR
- 64 引脚和 40 引脚 QFN 封装
- 工作温度:–40°C 至 125°C
- Fusion Digital Power Studio GUI 支持
UCD3138 是一款数字电源控制器,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。UCD3138 灵活的特性使得此器件适合于品种繁多的电源转换应用。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。
UCD3138 控制器是完全可编程的解决方案,可以使客户完全控制相关应用,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。
UCD3138 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 15 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 FDPP,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、LLC 和移相全桥模式开关、输入电压前馈、铜走线电流检测、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、二次侧输入电压检测、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。
技术文档
设计与开发
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UCD3138ALLCEVM150 — UCD3138A LLC 评估模块
UCD3138ALLCEVM150 评估模块 (EVM) 板可用作 LLC 谐振半桥直流/直流转换器,并由控制卡 UCD3138ACCEVM149 进行数字控制。该 EVM 可用于在 LLC 谐振半桥直流/直流转换应用中使用 UCD3138A 评估数字电源控制。该 EVM 可接受 350Vdc 至 400Vdc 的直流线路输入、标称输出电压 12Vdc 和 340W 的满载输出功率,从次级侧同步整流器运行中可获得 94%以上的峰值效率。该 EVM 具有各种保护功能,例如输入线路欠压、输出过压和过流限制、软启动以及降低轻负载功率损耗。EVM 可用作上传用户固件和适应特定需求的平台。此 EVM (...)
UCD3138HSFBEVM-029 — UCD3138 硬开关全桥转换器评估模块
德州仪器 (TI) UCD3138HSFBEVM-029 评估模块 (EVM) 是基于 UCD3138RHA 可编程数字电源控制器的数字控制硬开关全桥转换器。EVM 是独立的对称硬开关全桥 (HSFB) 直流/直流电源转换器,专为 48V 输入电压系统而设计。UCD3138HSFBEVM-029 接受 36Vdc 至 72Vdc 的直流输入,并输出标称 12Vdc,其中满载输出功率为 360W(或最大输出电流为 30A)。保护功能包括过压、欠压、过流和过热保护。特性包括输入电压前馈、预偏置启动和 PMBus 通信。UCD3138HSFBEVM-029 还附带一个 USB-TO-GPIO (...)
UCD3138OL40EVM-032 — UCD3138 40 引脚开环数字电源控制器评估模块
UCD3138OL64EVM-031 — UCD3138 64 引脚开环数字电源控制器评估模块
UCD3138PFCEVM-026 — UCD3138 数字功率因数校正前置稳压器评估模块
德州仪器 (TI) UCD3138PFCEVM-026 评估模块 (EVM) 是基于 UCD3138 可编程数字电源控制器的数字控制单相位 PFC 前置稳压器。此 EVM 可接受 90Vac 至 264Vac、47Hz 至 63Hz 的通用交流线路输入。额定输出电压为 390VDC。输出满负载功率为 360W,在大多数工作条件下,可实现超过 0.999 的超高功率因数和低于 5% 的低 THD。该 EVM 的保护功能包括欠压保护、输出过压保护,以及上电浪涌电流限制。此 EVM 可通过硬件和固件更新重新配置为双相位交错式 PFC 或无桥 PFC 拓扑。还可以使用自定义固件对 EVM (...)
UCD3138PSFBEVM-027 — UCD3138PSFBEVM-027 评估模块
UCD3138CC64EVM-030 — UCD3138 可编程数字电源控制器控制卡评估模块
德州仪器 (TI) UCD3138CC64EVM-030 评估模块 (EVM) 用作德州仪器 (TI) UCD3138 数字控制器的控制卡,适用于隔离电源应用。EVM 既可作为独立开发板用于研究 UCD3138 器件,也可作为控制卡用于实现基于 PFC、半桥谐振 LLC 和移相全桥等拓扑结构的全稳压电源转换器。通过将相应的固件下载至 EVM 中的 UCD3138 器件并建立与终端用户的适当功率级板的连接,可以实现这一点。为协助评估常见隔离电源拓扑结构,UCD3138CC64EVM-030 评估模块已设计完成,可与 UCD3138PFCEVM-026 数字 PFC 预稳压器 EVM 和 (...)
TMDSEMU110-U — XDS110 JTAG 调试探针
德州仪器 (TI) 的 XDS110 是一款适用于 TI 嵌入式处理器的新型调试探针(仿真器)。XDS110 取代了 XDS100 系列,同时在单个仓体中支持更广泛的标准(IEEE1149.1、IEEE1149.7、SWD)。此外,对于带有嵌入式缓冲跟踪器 (ETB) 的所有 Arm® 和 DSP 处理器,所有 XDS 调试探针均支持核心和系统跟踪。 对于引脚上的内核跟踪,则需要使用 XDS560v2 PRO TRACE。
德州仪器 (TI) 的 XDS110 通过 TI 20 引脚连接器(带有适合 TI 14 引脚、Arm 10 引脚和 Arm 20 引脚的多个适配器)连接到目标板,通过 (...)
TMDSEMU560V2STM-U — XDS560™ 软件 v2 系统跟踪 USB 调试探针
XDS560v2 是 XDS560™ 系列调试探针中性能最高的一款,同时支持传统 JTAG 标准 (IEEE1149.1) 和 cJTAG (IEEE1149.7)。 请注意,它不支持串行线调试 (SWD)。
对于带有嵌入式缓冲跟踪器 (ETB) 的所有 ARM 和 DSP 处理器,所有 XDS 调试探针均支持核心和系统跟踪。 对于引脚上的跟踪,则需要使用 XDS560v2 PRO TRACE。
XDS560v2 通过 MIPI HSPT 60 引脚连接器(带有多个用于 TI 14 引脚、TI 20 引脚和 ARM 20 引脚的适配器)连接到目标板,并通过 USB2.0 高速 (...)
TMDSEMU560V2STM-UE — Spectrum Digital XDS560v2 系统跟踪 USB 和以太网
XDS560v2 System Trace 是 XDS560v2 系列高性能 TI 处理器调试探针(仿真器)的第一种型号。XDS560v2 是 XDS 系列调试探针中性能最高的一款,同时支持传统 JTAG 标准 (IEEE1149.1) 和 cJTAG (IEEE1149.7)。
XDS560v2 System Trace 在其巨大的外部存储器缓冲区中加入了系统引脚跟踪。这种外部存储器缓冲区适用于指定的 TI 器件,通过捕获相关器件级信息,获得准确的总线性能活动和吞吐量,并对内核和外设进行电源管理。此外,对于带有嵌入式缓冲跟踪器 (ETB) 的所有 ARM 和 DSP 处理器,所有 XDS (...)
CCSTUDIO — CCStudio™ 集成开发环境 (IDE)
CCStudio™ IDE is part of TI's extensive CCStudio™ development ecosystem and is an integrated development environment for TI's microcontrollers, processors, wireless connectivity devices, and radar sensors. CCStudio IDE is available as desktop or cloud-based applications. The cloud version (...)
FUSION_DIGITAL_POWER_API — TI Fusion API
Fusion Digital Power Studio 以 Microsoft.NET 应用编程接口 (Fusion-API) 为基础而构建,可处理 I2C/SMBus 通信和提取器件及命令。它为常见任务(例如命令读取/写入、完整器件配置导出/导入、固件下载、补偿等)提供了高级接口。
UCD3138_FW_SDK — UCD3138 应用开发固件套件 Kit
UCD3138 固件是一种免费的软件开发套件,适用于德州仪器 (TI) 的 UCD3138 集成式数字电源控制器系列。它包含适用于大多数常见电源拓扑的固件开发工具以及配套资料,可用于更快地评估和开发数字电源系统:
- 功率因数校正 (PFC) 应用开发套件为评估基于 PFC 拓扑的电源设计的 UCD 性能提供了一种简便方法。用于在单相交错无桥配置中提供配置的单一软件基础。
- 谐振半桥 LLC 应用套件可在评估阶段和开发阶段提供帮助,从而加快向生产阶段推进。具有 ZCS 保护和模式切换功能的 UCD3138 谐振 LLC 拓扑固件可在更宽泛的操作条件下实现高效率。固件中的向日葵特性 (UCC7138) (...)
UCD-TRAINING-LABS — UCD Training Labs
UCD3138FW-BIDI — Bi-Directional Firmware
UCD3138 非隔离型双向开关转换器可提供具有 ZVS 转换模式支持的全功能固件,从而使设计人员在基于宽输入非隔离型双向拓扑的电源设计中快速地从评估走向生产。
UCD3138FW-FBLLC — Full Bridge / Phase Shift LLC Firmware for UCD3138 in TIDA-00381
UCD3138 相移 LLC 可以提供具有 ZVS 操作和模式开关功能的固件,以在更广泛的工作条件下实现高效率,从而使设计人员在基于谐振 LLC 拓扑的电源设计中快速地从评估走向生产。
谐振 LLC 拓扑可降低开关损耗和 EMI,同时可通过全桥转换器(在转换器的初级侧具有零电压开关)提供极佳的效率。它可以扩展至高功率输出电平,并且可以在各种输入电压下正常工作。
UCD3138FW-HSFB — HSFB Firmware
UCD3138 硬开关全桥 (HSFB) 拓扑固件可以提供具有输入电压前馈、覆铜线迹电流传感、即时死区时间和开关频率调节以及预偏置启动的全功能固件,从而使设计人员在基于高功率硬开关全桥拓扑的电源设计中快速地从评估走向生产。
UCD3138FW-PFC — PFC Firmware
UCD3138 功率因数校正 (PFC) 固件可以提供能够轻松与维护功能相集成的全功能固件,从而使设计人员在基于 PFC 拓扑的电源设计中从评估走向生产。
UCD3138FW-PSFB — Phase Shifted Full Bridge Firmware
UCD3138 相移全桥可以提供具有峰值电流模式控制支持、自适应死区时间优化和可编程斜坡补偿的全功能固件,从而使设计人员在基于高功率 PSFB 拓扑的电源设计中快速地从评估走向生产。
UCD3138FW_LLC — LLC Half bridge Firmware
UCD3138 谐振 LLC 编程器可以提供具有 ZCS 保护和模式开关功能的固件,以在更广泛的工作条件下实现高效率,从而使设计人员在基于谐振 LLC 拓扑的电源设计中快速地从评估走向生产。固件中的向日葵功能 (UCC7138) 提供高级同步整流控制。
谐振 LLC 拓扑可降低开关损耗和 EMI,同时可通过半桥转换器(在转换器的初级侧具有零电压开关)提供极佳的效率。它可以扩展至高功率输出电平,并且可以在各种输入电压下正常工作。
FUSION-DIGITAL-POWER-STUDIO — Fusion Digital Power Studio 3.0.77
Fusion Digital PowerTM Studio 包含适用于德州仪器 (TI) 的 UCD3138 集成数字控制器系列的软件工具。 Fusion Digital Power 可帮助电源工程师从数字电源获益,无需学习复杂的编程技能。Fusion Digital Power 是直观的工具,可在设计的评估、开发和测试阶段提供帮助。
Fusion Digital Power 包含各种工具,这些工具专为在数字电源设计系统的评估和设计为工程师提供帮助而设计:
用于固件开发的工具:
- 内存调试程序
- 动态解析已编译的输出内存映射
- 提供寄存器和变量读取/写入访问
- SMBus 调试
- 通过发送 i2c (...)
FUSION-PRODUCTION-GUI — Fusion Digital Power Production Tool
生产 GUI 支持与 Fusion Digital Power Studio™ 软件相同的器件。此工具通常用于制造和生产环境。可通过 GUI 中的“Help”菜单获取用户指南。
许多 TI 参考设计都包括 UCD3138
通过我们的参考设计选择工具来审查并确定最适用于您应用和参数的设计。
| 封装 | 引脚 | CAD 符号、封装和 3D 模型 |
|---|---|---|
| VQFN (RGC) | 64 | Ultra Librarian |
| WQFN (RMH) | 40 | Ultra Librarian |
| VQFN (RJA) | 40 | Ultra Librarian |
| VQFN (RHA) | 40 | Ultra Librarian |
订购和质量
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