UCD3138064 高度集成的数字控制器，用于隔离电源，具有 64kB 内存技术资料

UCD3138064 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（第 6 节）相比，该UCD3138064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：UCD3138064 具有 64 kB 程序闪存的用于隔离电源的高度集成数字控制器数据表.pdf

UCD3138064 的灵活特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。UCD3138064 是一种完全可编程的解决方案，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。

UCD3138064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、硬开关全桥和半桥以及 LLC 半桥和全桥进行了优化。

特性

• UCD3138 系列的 64 kB 程序闪存衍生产品
  • 2-32 kB 程序闪存库
  • 支持从 1 个库执行，同时对另一个库进行编程
  • 能够在不关闭电源的情况下更新固件
  • 与 UCD3138 相比，额外的通信端口（+1 SPI、+1 I2C）
  • RGC 和 RJA 封装与 UCD3138 （SLUSAP2B） 引脚对引脚兼容。第 6.1 节
• 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
• 高达 16 MHz 的误差 A/D 转换器 （EADC）
  • 可配置分辨率（最小值：1 mV/LSB）
  • 高达 8 倍的过采样和自适应触发定位
  • 基于硬件的平均（高达 8 倍）
  • 14 位有效 DAC
• 多达 8 个高分辨率数字脉宽调制 （DPWM） 输出
  • 250ps 脉宽分辨率
  • 4ns 频率和相位分辨率
  • 可调相移和死区
  • 逐周期占空比匹配
  • 高达 2MHz 的开关频率
• 可配置的尾随、前导和三角调制
• 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、自动和流畅的模式切换
  • 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
  • 同步整流器软导通和关断
  • 设备待机功率低
• 初级侧电压感应
• 用于非峰值电流模式控制应用的磁通量和相电流平衡
• 当前份额
• 功能丰富的故障保护选项
  • 7 个模拟和 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
• 在多个 UCD3138 系列器件之间同步 DPWM 波形
• 14 通道、12 位、267ksps 通用 ADC，集成了
  • 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 31.25MHz、32 位 ARM7TDMI-S 处理器
  • 64 kB 程序闪存（2-32 kB 组）
  • 带 ECC 的 2 kB 数据闪存
  • 4 kB 数据 RAM
  • 8 kB 引导 ROM 支持固件引导加载
• 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
• 具有可选输入引脚的定时器捕获
• 内置看门狗：BOD 和 POR
• 64 引脚 QFN 和 40 引脚 QFN 封装
• 工作温度：–40°C 至 125°C
• Fusion Digital Power Studio GUI 支持

参数

一、产品概述

• ‌产品名称‌：UCD3138064
• ‌类型‌：高度集成数字控制器，用于隔离电源
• ‌主要特点‌：具有64kB程序闪存，高度可编程，适用于电源供应和电信整流器等应用

二、核心特性

• ‌高性能ARM处理器‌：基于32位ARM7TDMI-S RISC微控制器，运行频率为31.25MHz
• ‌大容量存储‌：64kB程序闪存（分为两个32kB的银行），2kB数据闪存，4kB数据RAM，8kB启动ROM
• ‌高精度ADC‌：14通道12位ADC，采样速率高达267ksps，支持可编程平均滤波器
• ‌多功能DPWM‌：高分辨率DPWM输出，脉冲宽度分辨率达250ps，支持多种调制模式和自动模式切换
• ‌丰富的外设接口‌：包括SCI/UART、PMBus/I²C、SPI通信端口，以及多个GPIO和定时器
• ‌高级电源管理‌：支持多种电源管理策略，如轻载突发模式、同步整流、LLC和谐振模式切换等

三、应用领域

• ‌电源供应‌：包括隔离DC-DC模块、电源因数校正等
• ‌电信整流器‌
• ‌其他需要高精度电源控制的场合‌

四、关键功能

• ‌高精度控制‌：支持电压模式、平均电流模式和峰值电流模式控制
• ‌灵活的配置选项‌：通过编程可实现多种电源拓扑结构的控制
• ‌实时监控与保护‌：内置温度传感器，支持过压、过流、短路等多种保护功能
• ‌在线编程与更新‌：支持在不中断电源供应的情况下，通过PMBus接口进行固件更新

五、封装与尺寸

• ‌封装类型‌：提供多种封装选项，包括64引脚QFN（RGC）和40引脚QFN（RMH/RJA）
• ‌尺寸‌：根据封装类型不同，尺寸有所差异，如64引脚QFN封装的尺寸为9mm×9mm

六、文档与支持

• ‌详细数据表‌：提供全面的电气特性、时序特性、典型应用电路等信息
• ‌应用固件与工具‌：支持使用TI的Code Composer Studio开发环境进行应用固件开发，同时提供Fusion Digital Power Studio GUI工具进行实时监控和配置
• ‌参考设计‌：提供多种参考设计，帮助用户快速实现电源解决方案

七、注意事项

• ‌操作条件‌：应在推荐的操作条件下使用，避免超出绝对最大额定值
• ‌静电防护‌：在处理和安装过程中，需采取适当的静电防护措施，避免静电放电损坏
• ‌布局与接地‌：在PCB布局时，需遵循TI提供的布局指南，确保良好的接地和信号完整性