UCD3138A64 用于隔离电源的高度集成数字控制器数据手册

UCD3138 系列是德州仪器 （TI） 的数字电源控制器，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） 的 UCD3138x 数字电源控制器相比，UCD3138x 提供 64 kB UCD3138A64 程序闪存（UCD3138128 128 KB）以及 SPI 和第二个 I 等附加通信选项^2^C 端口。多个 32 kB bank 中的程序闪存使设计人员能够在器件中实现固件的双映像（例如，一个主映像 + 一个备份映像），并提供使用适当算法从任一 bank 执行的选项。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：UCD3138128， UCD3138A64 用于隔离电源的高集成度数字控制器 数据表.pdf

UCD3138 系列的灵活特性使其适用于各种电源转换应用。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。UCD3138 系列是一种完全可编程的解决方案，可为客户提供对其应用的完全控制，以及使其解决方案脱颖而出的充足能力。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。

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 - 2 零数字补偿器和具有 250ps 脉宽分辨率的 DPWM 输出。该器件还包含一个 12 位、267 ksps 通用 ADC，具有多达 15 个通道、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、LLC 和相移全桥模式切换、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、磁通量平衡、次级侧输入电压感应、高分辨率均流、带预偏置的硬件可配置软启动、 以及其他几个功能。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、有源钳位正激转换器、双开关正激转换器以及 LLC 半桥和全桥进行了优化。

特性

• UCD3138 系列的 64 kB 和 128 kB 程序闪存衍生产品
  • 2-32 kB 或 4-32 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）
  • 基于引导闪存的双内存映像支持“动态”固件更新
• 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 零位可配置，非线性控制
• 高达 16 MSPS 的误差 A/D 转换器 （EADC）
  • 可配置分辨率（最小值：1mV/LSB）
  • 高达 8 倍的过采样和自适应样品定位
  • 基于硬件的平均（高达 8 倍）
  • 14 位有效基准 DAC
• 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
  • 可调相移和死区
  • 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
• RTC 支持
• 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
• 高效率和轻负载管理
  • 突发模式和理想二极管仿真
  • 同步整流器软开/关
  • 低 IC 待机功率
• 初级侧电压感应
• 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 UCD3138x 器件之间的 DPWM 波形同步
• 15 通道、12 位、267 ksps 通用 ADC
• 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
  • 8 kB 数据 RAM
  • 4 kB 引导 ROM 使能固件引导加载
• 通信外设，
  • 2 - 我^2^C/PMBus 接口
  • 2 个 UART，1 个 SPI
• 具有可选输入引脚的定时器捕获
• 80 引脚 QFP 封装
• 工作温度：–40°C 至 125°C

参数

方框图

1. 产品概述

• ‌产品名称‌：UCD3138128, UCD3138A64
• ‌类型‌：高集成度数字控制器
• ‌应用‌：隔离电源

2. 主要特性

• ‌高集成度‌：集成32位ARM7TDMI-S处理器、多个数字电源外设（DPP）、通信接口等。
• ‌多程序闪存‌：UCD3138A64具有64kB程序闪存，UCD3138128具有128kB程序闪存，支持在线固件更新。
• ‌高精度控制‌：支持高达16MSPS的误差ADC（EADC），14位有效分辨率的参考DAC，以及高精度DPWM输出。
• ‌多模式控制‌：支持电压模式、峰值电流模式等多种控制模式，以及自动模式切换功能。
• ‌丰富的保护功能‌：包括过压保护、过流保护、短路保护等，确保系统稳定运行。

3. 核心组件与功能

• ‌ARM7TDMI-S处理器‌：基于RISC架构，提供高性能的计算能力。
• ‌ 数字电源外设（DPP） ‌：每个DPP包括差分输入误差ADC、PID滤波器、DPWM模块等，实现高精度的电源控制。
• ‌通信接口‌：包括PMBus/I²C、UART、SPI等，方便与其他设备通信。
• ‌高精度DPWM输出‌：支持高达2MHz的开关频率，250ps的脉冲宽度分辨率。
• ‌ 实时时钟（RTC） ‌：支持外部时钟输入，提供时间跟踪和中断功能。

4. 应用与拓扑支持

• ‌应用领域‌：适用于电源供应器、电信整流器、功率因数校正、隔离DC-DC模块等多种应用。
• ‌拓扑支持‌：支持正激、反激、半桥等多种拓扑结构，满足不同的设计需求。

5. 开发与支持

• ‌开发工具‌：支持Code Composer Studio集成开发环境，提供Fusion Digital Power Designer图形用户界面工具，方便开发和调试。
• ‌文档与资源‌：提供详细的数据手册、程序员手册、应用笔记等文档资源，以及参考设计、设计提示等支持。

6. 封装与温度范围

• ‌封装‌：采用80引脚TQFP封装。
• ‌工作温度范围‌：-40°C至125°C。