UCD3138A 和 UCD7138 助力电源80 Plus钛金认证

　　80plus钛金的节能认证标准，虽然难以代表电源品质好坏的方方面面，但最起码它已经是电源产品迄今为止的一个相对综合的品质衡量指标。它在一定程度上代表了电源的品质与转换效率、节能水平。而我们都知道，市场上能够满足80 PLUS钛金牌认证的解决方案屈指可数，需求却又非常强烈，在这一背景下，TI应对市场需求推出了业内首款具有智能数字控制和独一无二的体二极管感测功能的电源管理UCD3138A和UCD7138芯片组。

　　据悉，80PLUS认证目前分为白牌、铜牌、银牌、金牌、白金牌和目前最高端的钛金牌，电源产品对于电源80PLUS认证非常看重。钛金牌认证要求很高，它要求10%负载、20%负载、50%负载、100%满载时，转换效率分别达到90%、92%、94%和90%的高标准，钛金牌的严苛要求对于电源制造商来说又是一个挑战。UCD3138A数字控制器和 UCD7138低侧栅极驱动器可优化下一代AC/DC 电源中的次级侧同步整流，极大的改善了系统效率，与其他数字电源解决方案相比，可将同步整流 MOSFET 电压应力锐减一半，能够帮助电源厂商应对钛金牌认证。

　　

　　TI工业类隔离电源市场经理吴万邦先生表示，UCD7138 器件是一款具有体二极管导通感测和报告功能的 4A/6A 单通道金属氧化物半导体场效应晶体管 （MOSFET） 驱动器，这款高性能驱动器可使TI的 UCD3138A 数字脉宽调制 （PWM） 控制器实现高级同步整流 （SR） 控制。这款器件包含高速栅极驱动器、体二极管导通感测电路和导通延迟优化电路。该器件非常适合需要优化 SR 死区的高功率、高效率隔离式转换器应用，广泛适用于通讯电源、服务器电源、游戏机电源、PC电源以及及各种工业类电源。

　　

　　TI工业类隔离电源市场经理吴万邦

　　我们知道，在效率已经很高时，电源效率要想再往上提升哪怕0.1%，都需要投入大量的研发和器件成本。如何最大限度的为供电电源节省成本，又提升效率，是大家都在关注的。在没有UCD3138A和UCD7138芯片组这个套片之前，可以使用贵一点的比较器或者买贵一点的变压器，以及贵一定的MOS，这样才能够保证品质，但是这就导致了成本的上升，故此我们可以发现市场通过80plus钛金的节能认证标准的电源不多。

　　

　　上图测试结果直观地表明了UCD3138A与UCD7138组成的电源芯片组比UCD3138A控制器单独使用在电路中会提升将近2%的效率。

　　UCD3138A和UCD7138芯片组在快速数字控制算法中采用体二极管电压信息来动态地优化死区时间，并可以补偿功率级组件变化，从而无需在批量生产中进行校准或筛选。在同步整流器内对死区时间的精准控制可最大限度地减少功率损失，同时降低MOSFET电源故障的风险。这能够帮助服务器和电信设备供应商加快80 PLUS 钛金牌认证电源的上市的时间，同时还能帮助信息技术服务提供商节省能源成本。

　　通过SR精确驱动提高电源效率，相对通过Rdson检测来决定开关时间的驱动器，具有更好的信噪比。能够更精确侦测同步整流管的寄生二极管的导通，并通过调整SR 开关时间，使SR寄生二极管的导通时间最短，并避免原副边的直通问题。

　　

　　吴万邦透露，为了让转换更有效率，转换会选择合适的拓扑结构，可以选硬开关全桥。但是LLC仍然是效率最高，在LLC拓扑结构里面，UCD7138和UCD3138A 的关系就等于UCD3138A是控制LLC拓扑，UCD7138会驱动MOS管，也会和3138A通讯。UCD7138能够检测同步整流管体二极管的导通时间，并将其上报给UCD3138A；UCD3138A根据上一个开关周期的体二极管的导通时间，来调整同步整流管驱动的开关时刻。

　　UCD3138A数字控制器则是一款先进的IC，它包含可编程电源外设和数据处理两个部分。UCD3138A采用ARM7 MCU设计，它具有UART和PMBus通信功能。PMBus是电源设计常用的一种通信标准。添加通信标准可以在必要时查看电源是否有问题，比如希望报告温度是多少。而UCD3138A数字控制器的不同之处，还在于它有可编程电源外设的硬件在里面。UCD3138A中的ARM平台没有做电源控制，最主要的原因则是基于速度的考虑。可为服务器、电信整流器以及大功率的DC-DC模块中包括LLC在内的所有电源拓扑提供电源密度和高可靠性。

　　UCD3138A 和 UCD7138 的主要特性与优势：

　　智能二极管电压感测优化了死区时间：通过更精确侦测同步整流管的寄生二极管的导通能够提高效率和可靠性，同时消除传统 MOSFET VDS ON 感测器件的信噪比难题。

　　高峰值电流支持宽负载范围：在使用多个并联FET的情况下，UCD7138 的不对称、轨至轨 4 A 供电电流和 6 A峰值吸收电流驱动可支持从几百瓦到一千瓦的负载范围。

　　紧凑型解决方案可实现快速、高效的开关切换：单个 3 mm x 3 mm 的四方扁平无引线 （QFN） 封装缩减了板级空间，并且降低了当布设在同步整流器 MOSFET 的旁边时所产生的寄生电感。

　　在高达 2 MHz 频率下实现高效运作：UCD3138A 中的硬件外设以及UCD7138中的14 ns 传播延迟、快速上升/下降时间和最小化容差可实现极高的频率。