UCD3138064A 用于隔离电源的高度集成数字控制器数据手册

SN3138064A 是德州仪器 （TI） 的一款数字电源控制器，在单芯片解决方案中提供卓越的集成度和性能。与德州仪器 （TI） UCD3138数字电源控制器 （） 相比，该 SN3138064A 提供 64 kB 的程序闪存（UCD3138为 32 kB）和额外的通信选项，例如 SPI 和第二个 I^2^C 端口。64 kB 程序闪存以 2-32 kB 存储区提供，使设计人员能够在设备中实现固件的双映像（例如，一个主映像 + 一个备份映像），并灵活地使用适当的算法从任一存储体执行。它还为处理器创造了独特的机会，可以在不中断电力输送的情况下加载新程序并随后执行该程序。此功能允许最终用户在现场为电源添加新功能，同时消除加载新程序所需的任何停机时间。
*附件：UCD3138064A 用于隔离电源的高度集成数字控制器 数据表.pdf

SN3138064A 的柔韧性使其适用于各种功率转换应用。此外，该器件内部的多个外设经过专门优化，可增强 AC/DC 和隔离式 DC/DC 应用的性能，并减少 IT 和网络基础设施领域的解决方案组件数量。SN3138064A 是一种完全可编程的解决方案，使客户能够完全控制其应用，并具有充分的能力来区分其解决方案。同时，TI 致力于通过提供一流的开发工具（包括应用固件、Code Composer Studio）来简化客户的开发工作^TM^软件开发环境以及 TI 的 Fusion Power Development GUI，使客户能够配置和监控关键系统参数。

SN3138064A控制器的核心是数字电源外设 （DPP）。每个 DPP 都实现了一个高速数字控制回路，包括一个专用的误差模数转换器 （EADC）、一个基于 PID 的 2 极点/通用 ADC，具有多达 14 个通道2-zero 数字补偿器和具有 250 ps 脉宽分辨率的 DPWM 输出。该器件还包含一个具有多达 14 个通道的 12 位、267ksps 通用 ADC、定时器、中断控制、PMBus、I^2^C、SPI 和 UART 通信端口。该器件基于 32 位 ARM7TDMI-S RISC 微控制器，可执行实时监控、配置外设和管理通信。ARM 微控制器从可编程闪存以及片上 RAM 和 ROM 中执行其程序。

除了 DPP 之外，还添加了特定的电源管理外设，以实现整个工作范围内的高效率、高集成度以提高功率密度、可靠性和最低的整体系统成本，以及支持最广泛的控制方案和拓扑的高灵活性。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、铜迹线电流感应、理想二极管仿真、恒流恒功率控制、同步整流软开和关、峰值电流模式控制、磁通平衡、次级侧输入电压感应、高分辨率电流共享、带预偏置的硬件可配置软启动，以及其他一些功能。拓扑支持已针对电压模式和峰值电流模式控制的相移全桥、单相和双相 PFC、无桥 PFC、硬开关全桥和半桥以及 LLC 半桥和全桥进行了优化。

SN3138064A 是 SN3138064A 数字电源控制器的功能变体，与UCD3138064相比有了显著改进。有关在SN3138064A中所做的完整更改的说明，请参阅 。主要改进包括：

通用 ADC 经过改进，在极冷温度 （–40°C） 下具有更好的精度和性能。

UART 外设已经过修改，包括基于硬件的自动波特率调整功能。

特性

• 64 kB UCD3138 系列程序闪存衍生产品
  • 2-32 kB 程序闪存存储体
  • 支持从 1 个 SoundBank 执行，同时对另一个 SoundBank 进行编程
  • 能够在不关闭电源的情况下更新固件
  • 与 UCD3138 相比的额外通信端口（+1 SPI、+1 I2C）
• 多达 3 个独立反馈回路的数字控制
  • 基于 PID 的专用硬件
  • 2 极/2 零可配置
  • 非线性控制
• 软启动/停止，带和不带 Prebias
• 快速输入电压前馈硬件
• 与 UCD7138 同步整流器驱动器配合使用的同步整流器死区时间优化外设
• 高达 16 MHz 的误差 A/D 转换器 （EADC）
  • 可配置分辨率低至 1 mV/LSB
  • 高达 8 倍的过采样
  • 基于硬件的平均（高达 8 倍）
  • 具有 4 位抖动的 14 位有效 DAC
  • 自适应扳机定位
• 多达 8 个高分辨率数字脉宽调制 （DPWM） 输出
  • 250 ps 脉宽分辨率
  • 4 ns 频率和相位分辨率
  • 输出之间的可调相移
  • 可调节的线对之间的死区
  • 逐周期占空比匹配
  • 高达 2 MHz 的开关频率
• 可配置的尾随/前导/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
  • 恒流、恒功率
• 可配置的 FM、相移调制和 PWM
• 快速、自动和平稳的模式切换
  • 频率调制和 PWM
  • 相移调制和 PWM
  • 频率调制和相移调制
• 高效率和轻负载管理
  • Burst Mode
  • 理想二极管仿真
  • 同步整流器软开/关
  • 低设备待机功率
• 初级侧电压感应
• 磁通量和相电流平衡
• 当前份额（平均和主/从）
• 功能丰富的故障保护选项
  • 7 个模拟 / 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 和 SN3138064A 器件之间的 DPWM 波形同步
• 14 通道、12 位、267 ksps 通用 ADC，集成
  • 可编程平均滤波器
  • 双采样和保持
• 内部温度传感器
• 完全可编程的高性能 31.25 MHz、32 位 ARM7TDMI-S 处理器
  • 64 kB 程序闪存（2-32 kB 库）
  • 带 ECC 的 2 kB 数据闪存
  • 4 kB 数据 RAM
  • 8 kB 引导 ROM
  • 通过 I 在现场启动加载固件^2^C 或 UART
• 通信外围设备
  • 1 - 我^2^C/PMBus，1 - I^2^C（仅限主模式）
  • 2 个 UART
  • 1 - SPI
• UART 自动波特率调整
• 具有可选输入引脚的定时器捕获
• 内置看门狗：BOD 和 POR
• 工作温度：–40°C 至 +125°C
• 调试接口
  • Code Composer 工作室^TM^带 JTAG 接口
  • Fusion 数字电源^TM^Designer GUI 支持

参数

方框图

1. 产品概述

• ‌型号‌：UCD3138064A
• ‌类型‌：高度集成数字控制器
• ‌应用‌：适用于隔离电源、电源因数校正、隔离DC-DC模块等
• ‌特点‌：64kB程序闪存、ARM7TDMI-S处理器、多通道数字PWM输出等

2. 主要特性

• ‌高集成度‌：集成了数字电源控制、通信接口、ADC等多种功能
• ‌高性能‌：基于32位ARM7TDMI-S处理器，运行频率高达31.25MHz
• ‌多通道控制‌：支持多达3个独立反馈环路，每个环路均可配置为电压、平均电流或峰值电流模式
• ‌高精度ADC‌：14位267ksps通用ADC，1mV/LSB分辨率，支持过采样和硬件平均
• ‌高分辨率PWM‌：8个高分辨率数字PWM输出，250ps脉冲宽度分辨率
• ‌灵活配置‌：支持多种工作模式（如Burst模式、理想二极管仿真等），可通过固件灵活配置

3. 功能描述

• ‌数字电源控制‌：采用PID控制器，支持非线性控制，可快速响应输入电压变化
• ‌同步整流优化‌：内置同步整流死区时间优化功能，提高转换效率
• ‌自动模式切换‌：支持自动在多种工作模式间切换，以适应不同负载条件
• ‌故障保护‌：提供多种故障保护功能，包括过流保护、过压保护、欠压保护等
• ‌通信接口‌：支持I2C、SPI、UART等多种通信接口，便于系统集成和监控

4. 应用领域

• ‌隔离电源‌：如DC-DC转换器、AC-DC电源等
• ‌电源因数校正‌：提高电力电子设备的电源因数
• ‌工业控制‌：需要高精度、高可靠性电源控制的工业应用

5. 典型应用

• ‌相位偏移全桥转换器‌：通过UCD3138064A实现高效、稳定的相位偏移全桥DC-DC转换
• ‌LLC谐振转换器‌：利用UCD3138064A的自动模式切换功能，优化LLC谐振转换器在不同负载条件下的效率

6. 设计指南

• ‌电源设计‌：提供详细的电源设计指南，包括输入电容、输出电容、MOSFET选型等
• ‌布局建议‌：给出PCB布局建议，以最小化噪声干扰和提高系统稳定性
• ‌固件开发‌：支持通过Code Composer Studio等开发工具进行固件开发，提供丰富的编程接口和示例代码