UCD3138 是一款數(shù)字電源控制器，在單芯片解決方案中提供卓越的集成度和性能。UCD3138 的柔韌性使其適用于各種功率轉(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 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。

UCD3138控制器是一種完全可編程的解決方案，使客戶能夠完全控制其應(yīng)用，并具有充分的能力來區(qū)分他們的解決方案。同時，TI 致力于通過提供一流的開發(fā)工具來簡化客戶的開發(fā)工作，這些工具包括應(yīng)用固件、Code Composer Studio? 軟件開發(fā)環(huán)境以及 TI 的電源開發(fā) GUI，使客戶能夠配置和監(jiān)控關(guān)鍵系統(tǒng)參數(shù)。
*附件：UCD3138 用于隔離電源的高度集成數(shù)字控制器 數(shù)據(jù)表.pdf

UCD3138控制器的核心是數(shù)字控制回路外設(shè)，也稱為數(shù)字電源外設(shè) （DPP）。每個 DPP 都實現(xiàn)了一個高速數(shù)字控制回路，該回路由一個專用的誤差模數(shù)轉(zhuǎn)換器 （EADC）、一個基于 PID 的 2 極點/2 零點數(shù)字補償器和具有 250 ps 脈寬分辨率的 DPWM 輸出組成。該器件還包含一個 12 位、267ksps 通用 ADC，具有多達 15 個通道、定時器、中斷控制、PMBus 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 FDPP 之外，還添加了特定的電源管理外設(shè)，以實現(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撲的高靈活性。此類外設(shè)包括：輕負載突發(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。拓撲支持已針對電壓模式和峰值電流模式控制的相移全橋、單相和雙相 PFC、無橋 PFC、硬開關(guān)全橋和半橋以及 LLC 半橋和全橋進行了優(yōu)化。

特性

• 多達 3 個獨立反饋回路的數(shù)字控制
  • 基于 PID 的專用硬件
  • 2 極/2 零可配置
  • 非線性控制
• 高達 16 MHz 誤差的模數(shù)轉(zhuǎn)換器 （EADC）
  • 可配置分辨率低至 1mV/LSB
  • 自動分辨率選擇
  • 高達 8 倍的過采樣
  • 基于硬件的平均（高達 8 倍）
  • 14 位有效數(shù)模轉(zhuǎn)換器 （DAC）
  • 自適應(yīng)采樣觸發(fā)定位
• 多達 8 個高分辨率數(shù)字脈寬調(diào)制 （DPWM） 輸出
  • 250ps 脈寬分辨率
  • 4ns 頻率分辨率
  • 4ns 相位分辨率
  • 輸出之間的可調(diào)相移
  • 可調(diào)節(jié)的線對之間的死區(qū)
  • 逐周期占空比匹配
  • 高達 2MHz 的開關(guān)頻率
• 可配置的 PWM 邊沿移動
  • 尾隨調(diào)制
  • 領(lǐng)先調(diào)制
  • 三角調(diào)制
• 可配置的反饋控制
  • 電壓模式
  • 平均電流模式
  • 峰值電流模式控制
  • 恒流
  • 恒定功率
• 可配置的調(diào)制方法
  • 調(diào)頻
  • 相移調(diào)制
  • Pulse Width Modulation
• 快速、自動和平滑的模式切換
  • 頻率調(diào)制和 PWM
  • 相移調(diào)制和 PWM
• 高效率和輕負載管理
  • Burst Mode
  • 理想二極管仿真
  • 同步整流器軟開/關(guān)
  • 低 IC 待機功率
• 軟啟動/停止，帶和不帶 Prebias
• 快速輸入電壓前饋硬件
• 初級側(cè)電壓感應(yīng)
• 銅跡線電流感應(yīng)
• 用于非峰值電流模式控制應(yīng)用的磁通量和相電流平衡
• 當前共享總線支持
  • 模擬平均值
  • 主站和從站
• 功能豐富的故障保護選項
  • 7 高速模擬比較器
  • 逐周期電流限制
  • 可編程故障計數(shù)
  • 外部故障輸入
  • 10 個數(shù)字比較器
  • 可編程消隱時間
• 在多個 UCD3138 系列器件之間同步 DPWM 波形
• 集成 14 通道、12 位、267ksps 通用型 ADC
  • 可編程平均濾波器
  • 雙采樣和保持
• 內(nèi)部溫度傳感器
• 完全可編程的高性能 31.25 MHz、32 位 ARM7TDMI-S? 處理器
  • 32KB 程序閃存
  • 帶 ECC 的 2KB 數(shù)據(jù)閃存
  • 4KB 數(shù)據(jù) RAM
  • 4KB 的 boot ROM 支持通過 i 在現(xiàn)場進行固件引導(dǎo)加載^2^C 或 UART
• 通信外圍設(shè)備
  • 我^2^C/PMBus
  • UCD3138RGC 上 2 個 UART（64 針 QFN）
  • 1 個 UART，UCD3138RHA/UCD3138RMH （40 引腳 QFN） 和 UCD3138RJA （40 引腳 VQFN）
• 具有可選輸入引腳的定時器捕獲
• 多達 5 個額外的通用定時器
• 內(nèi)置看門狗：BOD 和 POR
• 64 引腳 QFN 和 40 引腳 QFN 封裝
• 工作溫度：–40°C 至 125°C
• Fusion Digital Power Studio GUI 支持

參數(shù)

1. 產(chǎn)品概述

• ?名稱?：UCD3138
• ?類型?：高度集成數(shù)字控制器
• ?應(yīng)用?：用于隔離電源
• ?核心?：基于32位ARM7TDMI-S RISC微處理器
• ?特點?：高性能、高集成度、可編程性強

2. 主要特性

• ?數(shù)字控制環(huán)路?：支持多達3個獨立反饋環(huán)路，具有專用的PID硬件補償器。
• ?高精度ADC?：高達16 MHz的誤差模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器（EADC），可配置分辨率小至1 mV/LSB。
• ?高分辨率DPWM輸出?：多達8個，具有250 ps脈沖寬度分辨率和4 ns頻率分辨率。
• ?多種控制模式?：電壓模式、平均電流模式、峰值電流模式等。
• ?快速模式切換?：支持頻率調(diào)制和PWM之間的平滑切換。
• ?豐富的外設(shè)?：包括12位通用ADC、多個UART、PMBus接口、定時器等。
• ?高靈活性?：支持多種拓撲結(jié)構(gòu)，如相移全橋、LLC諧振等。

3. 電氣特性

• ?工作溫度?：-40°C至125°C
• ?供電電壓?：3.3 V（±5%）
• ?閃存?：32 KB程序閃存，2 KB數(shù)據(jù)閃存
• ?RAM?：4 KB數(shù)據(jù)RAM
• ?BOOT ROM?：4 KB，支持固件啟動和加載

4. 應(yīng)用領(lǐng)域

• ?電源供應(yīng)?
• ?電信整流器?
• ? 功率因數(shù)校正（PFC） ?
• ?隔離DC-DC模塊?

5. 封裝與訂購信息

• ?封裝類型?：64引腳QFN（RGC），40引腳QFN（RHA/RMH/RJA）
• ?訂購信息?：提供多種封裝和溫度等級選項

6. 開發(fā)支持

• ?開發(fā)工具?：提供Code Composer Studio集成開發(fā)環(huán)境。
• ?調(diào)試工具?：支持PMBus協(xié)議的Fusion Digital Power Studio GUI，用于實時監(jiān)控和配置關(guān)鍵參數(shù)。
• ?文檔支持?：包括技術(shù)參考手冊、用戶指南和應(yīng)用筆記等。

7. 布局與設(shè)計指南

• ?EMI/EMC緩解?：推薦使用多層板設(shè)計，單層地平面，并添加適當?shù)臑V波電容。
• ?電源與接地?：推薦數(shù)字電源和模擬電源分離，使用單點接地。
• ?關(guān)鍵信號布局?：包括DPWM同步、GPIO、ADC等信號的布局指導(dǎo)。

8. 保護與安全特性

• ?過流保護?：支持周期過流限制和可編程故障計數(shù)。
• ?過壓/欠壓保護?：監(jiān)測輸入和輸出電壓，提供過壓和欠壓保護。
• ?熱關(guān)斷?：監(jiān)測結(jié)溫，超過閾值時自動關(guān)斷。

9. 注意事項

• ?靜電放電（ESD）警告?：處理IC時應(yīng)采取適當?shù)念A(yù)防措施，以防止ESD損壞。