UCD3138A UCD3138A 用于隔离电源的高度集成数字控制器

数据： UCD3138A 用于隔离电源的高度集成数字控制器数据表 (Rev. A)

描述

UCD3138A是一款德州仪器（TI）数字电源控制器，此控制器在一个单芯片解决方案内提供高集成度和优异的性能。用于提升AC /DC和隔离式的DC /DC应用性能并减少信息技术（IT）并且能够使用用户对相关应用实现完全控制，并且能够在同类解决方案中脱颖而出。与此同时，德州仪器（TI）致力于通过提供一流的开发工具来简化用户的开发工作，其中包括应用固件，Code Composer Studio™软件开发环境和德州仪器（TI）的电源开发GUI，这使得用户能够配置和监控关键系统参数。

UCD3138A控制器的核心是数字控制环路外设，也称作数字电源外设（DPP）。每个DPP实现一个高速数字控制环路，此环路由专用误差模数转换器（EADC），基于PID的双极点/双零点数字补偿器以及脉宽分辨率为250ps的DPWM输出组成。此器件还包含一个12位，267ksps通用ADC，此ADC具有多达14个通道，定时器，中断控制，PMBus以及UART通信端口。此器件基于一个32位ARM7TDMI-S精简指令集计算机（RISC）微控制器，该微控制器可执行实时监控，配置外设以及管理通信.ARM微控制器从可编程闪存以及片上RAM和ROM执行其程序。

除了DPP，该控制器还新增了了专用电源管理外设，不仅可在整个工作范围内保持高效率，而且兼具高集成度（可提高功率密度），高可靠性和最低总系统成本等优点，同时还能够灵活支持大量控制方案和拓扑结构。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，铜走线电流感测，理想二极管仿真，恒定电流/恒定功率控制，同步整流软开启和关闭，峰值电流模式控制，磁通均衡，二次侧输入电压感测，高分辨率电流均流，带预偏置电压的硬件可配置软启动等。已经针对电压模式和峰值电流模式受控相移全桥，单双相位功率因数校正（PFC），无桥PFC，硬开关全桥和半桥，以及LLC半桥和全桥进行了解UMP3138A是UCD3138数字电源控制器的功能变型，相比UCD3138具有显着改进。有关UCD3138A中的功能改进的完整说明，请参见。主要改进如下：

提高了通用ADC在极低温度（-40℃）环境下的精度和性能。

UART外设新增了基于硬件的自动波特率调整功能。

新增了同步整流死区优化硬件外设。优势包括：提高了效率减小了同步整流电压应力缩短了开发周期

添加了占空比读取功能，以便改善器件在峰电流模式下的使用。

特性

可对多达 3 个独立反馈环路进行数字控制
- 基于 PID 的专用硬件
- 支持双极点/双零点配置
- 非线性控制
带和不带预偏置电压的软启动/停止
快速输入电压前馈硬件
同步整流死区优化外设，可与 UCD7138 同步整流驱动器搭配使用
高达 16MHz 的误差模数转换器 (EADC)
- 可配置低至 1mV/LSB 的分辨率
- 自动分辨率选择
- 高达 8 倍过度采样
- 基于硬件的取平均值操作（高达 8 倍）
- 带有 4 位抖动值的 10 位有效数模转换器 (DAC)
- 自适应采样触发器定位
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
- 输出间的可调相移
- 配对间的可调死区
- 逐周期占空比匹配
- 高达 2MHz 的切换频率
可配置的 PWM 边沿运动
- 后缘调制
- 前缘调制
- 三角调制
可配置的反馈控制
- 电压模式
- 平均电流模式
- 峰值电流模式控制
- 恒定电流
- 恒定电源
可配置调制方法
- 频率调制
- 相移调制
- 脉宽调制
快速、自动且平滑的模式切换
- 频率调制和 PWM
- 相移调制和 PWM
- 频率调制和相移调制
高效和轻负载管理
- 突发模式
- 理想的二极管仿真
- 同步镇流器软打开/关闭
- 低集成电路 (IC) 待机功率
初级侧电压感应
铜走线电流感应
磁通均衡和相电流均衡
电流共享总线支持
- 平均模式或主从模式
特有丰富的故障保护选项
- 7 个高速模拟比较器
- 逐周期电流限制
- 可编程故障输入
- 外部故障中断功能
- 10 个数字比较器
- 可编程消隐时间
多个 UCD3138A 器件间的 DPWM 波形同步
14 通道、12 位、267ksps 通用 ADC
- 可编程平均滤波器
- 双采样保持
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
- 32KB 程序闪存
- 支持纠错码 (ECC) 的 2KB 数据闪存
- 4KB 数据随机存取存储器 (RAM)
- 可通过 I²C 或通用异步收发器 (UART) 实现现场固件引导加载
通信外设
- I²C / 电源管理总线 (PMBus)
- UCD3138RGC（64 引脚四方扁平无引线 (QFN)）上有 2 个 UART
- UCD3138ARMH（40 引脚 QFN）上有 1 个 UART
UART 自动波特率调整
具有可选输入引脚的定时器捕捉功能
多达 5 个附加的通用定时器
内置安全装置：BOD 和 POR
64 引脚和 40 引脚 QFN 封装
40 引脚 QFN 封装（通过 ICP9592A T/C 认证）
工作温度范围：-40°C 至 125°C
调试接口
- Code Composer Studio （带 JTAG 接口）
- Fusion Digital Power 设计人员GUI 支持

应用范围

电源和电信整流器
功率因数校正
独立的 DC-DC 模块

All trademarks are the property of their respective owners.

参数与其它产品相比数字电源隔离式控制器


Number of Outputs
Frequency (Max) (kHz)
A/D Channels
Analog Comparators
Communications
Compensator
DPWM Resolution (ps)
GPIOs
No. of Digital Power Peripheral feedback loops
Non-Volatile Memory
Processor
Operating Temperature Range (C)
Pin/Package

UCD3138A	UCD3138064A	UCD3138128	UCD3138128A	UCD3138A64
8	8	8	8	8
2000	2000	2000	2000	2000
14	14	14	14	14
7	7	7	7	7
1 PMBUS 2 UART	1 I2C 1 PMBUS 2 UART	1 SPI 2 I2C 2 PMBUS 2 UART	1 SPI 2 I2C 2 PMBUS 2 UART	1 SPI 2 I2C 2 PMBUS 2 UART
2-pole/2-zero (PID hardware)	2-pole/2-zero (PID hardware)	2-pole/2-zero (PID hardware)	2-pole/2-zero (PID hardware)	2-pole/2-zero (PID hardware)
250	250	250	250	250
30	30	43	43	43
3	3	3	3	3
2kB (Data) 32kB (Program)	2kB (Data) 64kB (Program)	128kB (Program) 2kB (Data)	128kB (Program) 2kB (Data)	2kB (Data) 64kB (Program)
31.25MHz 32-bit ARM7	31.25MHz 32-bit ARM7	31.25MHz 32-bit ARM7	31.25MHz 32-bit ARM7	31.25MHz 32-bit ARM7
-40 to 125	-40 to 125	-40 to 125	-40 to 125	-40 to 125
40VQFN 64VQFN	64VQFN	80TQFP	80TQFP	80TQFP

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