TI基于UCD3138的高整合度新一代数字电源方案
UCD3138 的数字比较器与模数转换器的
1.2.1 EADC 的输出
EADC 的输出是参考电压与输入模拟量相减后的值在数字化之后的信息量，即数字误差量，其范 围与 AFE 自身的增益有直接关系。例如，当增益值设置为 1 时，其输出范围是+248~-256；而增 益设置为 8 时，输出范围是+31~-32. 寄存器 EADCRAWVALUE 的第 0~8 位（共 9bit，名称为 RAW_ERROR_VALUE）保存的即为 EADC 的输出，分辨率为 1mV/bit。
Application Report
ZHCA494 – JAN 2013
数字电源控制器 UCD3138 的数字比较器与模数转换器的 应用说明
Neil Li, Sundy Xu 摘要 数字电源控制器 UCD3138 内部集成有 4 个数字比较器，可以灵活配置其输入端和参考值。 模拟前端（AFE）模块的绝对值量和 EADC 的输出都可以作为数字比较器的输入，因此使 用数字比较器可以实现对系统输出电压的故障响应与保护。UCD3138 内部集成有 16 个模 数转换器（ADC），其中名称为 ADC15 的模数转换器不对外部开放，可以用来检测 3 个 AFE 模块中任何一个的 EAP 或 EAN 引脚，实现对系统输出电压的精确采集，最终可以实 现对输出电压的故障响应与保护。 目录 1 UCD3138 的数字比较器 ....................................................................................................................2 1.1 数字比较器的硬件电路简介 .......................................................................................................2 1.2 数字比较器涉及的关键寄存器 ....................................................................................................3 1.2.1 1.2.2 1.2.3 EADC 的输出 .................................................................................................................3 DAC 的输入 ...................................................................................................................3 绝对值量 ........................................................................................................................3 China Telecom Application Team
Теmail内容中的内容 说明书
P R O D U C T P R E V I E WUCD3138用于隔离式电源的高集成数字控制器Data ManualPRODUCT PREVIEW information concerns products in the formative or design phase of development.Characteristic data and otherspecifications are design goals.Texas Instruments reserves the right to change or discontinue these products without notice.Literature Number:ZHCS429March 2012PRODUCT PREVIEW UCD3138 ZHCS429–MARCH2012内容1介绍 (6)1.1特性 (6)1.2应用范围 (7)2概览 (7)2.1说明 (7)2.2订购信息 (8)2.3产品选择矩阵 (8)2.4功能方框图 (9)2.5UCD313864QFN–引脚分配 (10)2.6引脚功能 (11)2.7UCD313840QFN–引脚分配 (13)2.8引脚功能 (14)3Electrical Specifications (15)3.1ABSOLUTE MAXIMUM RATINGS (15)3.2THERMAL INFORMATION (15)3.3RECOMMENDED OPERATING CONDITIONS (15)3.4ELECTRICAL CHARACTERISTICS (15)3.5PMBus/SMBus/I2C Timing (19)3.6Power On Reset(POR)/Brown Out Reset(BOR) (20)3.7Typical Clock Gating Power Savings (21)4Functional Overview (22)4.1ARM Processor (22)4.2Memory (22)4.2.1CPU Memory Map and Interrupts (22)4.2.1.1Memory Map(After Reset Operation) (22)4.2.1.2Memory Map(Normal Operation) (23)4.2.1.3Memory Map(System and Peripherals Blocks) (23)4.2.2Boot ROM (23)4.2.3Customer Boot Program (24)4.2.4Flash Management (24)4.3System Module (24)4.3.1Address Decoder(DEC) (24)4.3.2Memory Management Controller(MMC) (24)4.3.3System Management(SYS) (24)4.3.4Central Interrupt Module(CIM) (25)4.4Peripherals (26)4.4.1Fusion Digital Power Peripherals (26)4.4.1.1Front End (26)4.4.1.2DPWM Module (27)4.4.1.3DPWM Events (28)4.4.1.4High Resolution PWM (30)4.4.1.5Over Sampling (30)4.4.1.6DPWM Interrupt Generation (30)4.4.1.7DPWM Interrupt Scaling/Range (30)4.5DPWM Modes of Operation (31)4.5.1Normal Mode (31)4.6Phase Shifting (33)4.7DPWM Multiple Output Mode (34)4.8DPWM Resonant Mode (36)4.9Triangular Mode (37)4.10Leading Edge Mode (38)P R O D U C T P R E V I E WUCD3138ZHCS429–MARCH 20124.11Sync FET Ramp and IDE Calculation ..................................................................................404.12Automatic Mode Switching ...............................................................................................404.12.1Phase Shifted Full Bridge Example ..........................................................................404.12.2LLC Example ....................................................................................................414.12.3Mechanism for Automatic Mode Switching ..................................................................424.13DPWMC,Edge Generation,IntraMux ..................................................................................434.14Filter .........................................................................................................................444.14.1Loop Multiplexer ................................................................................................464.14.2Fault Multiplexer ................................................................................................474.15Communication Ports .....................................................................................................494.15.1SCI (UART)Serial Communication Interface ...............................................................494.15.2PMBUS ..........................................................................................................494.15.3General Purpose ADC12......................................................................................504.15.4Timers ............................................................................................................514.15.4.124-bit PWM Timer ..................................................................................514.15.4.216-Bit PWM Timers ................................................................................524.15.4.3Watchdog Timer ....................................................................................524.16Miscellaneous Analog .....................................................................................................524.17Package ID Information ...................................................................................................524.18Brownout ...................................................................................................................524.19Global I/O ...................................................................................................................534.20Temperature Sensor Control .............................................................................................544.21I/O Mux Control ............................................................................................................544.21.1JTAG Use for I/O and JTAG Security ........................................................................554.22Current Sharing Control ..................................................................................................554.23Temperature Reference ..................................................................................................554.24Power Disable Control or (Clock Gating Control).....................................................................565IC Grounding and Layout Recommendations ........................................................................576References .. (587)Mechanical Data (59)UCD3138ZHCS429–图片列表3-1I2C/SMBus/PMBus Timing Diagram (20)3-2Bus timing in Extended Mode (20)3-3Power On Reset(POR)/Brown Out Reset(BOR) (20)4-1EADC Module (27)4-2Fault Mux Block Diagram (49)4-3PMBus Address Detection Method (50)4-4ADC12Control Block Diagram (51)4-5Internal Temp Sensor (54)PRODUCT PREVIEWP R O D U C T P R E V I E WUCD3138ZHCS429–MARCH 2012图表列表2-1引脚功能..........................................................................................................................112-2引脚功能..........................................................................................................................143-1I 2C/SMBus/PMBus Timing Characteristics ....................................................................................194-1Interrupt Priority Table ...........................................................................................................254-2DPWM Interrupt Divide Ratio ...................................................................................................30PRODUCT PREVIEW UCD3138ZHCS429– 用于隔离式电源的高集成数字控制器查询样品:UCD31381介绍1.1特性•可对多达3个独立式反馈环路的数字控制•具有和不具有预偏置的软启动/停止–专用的基于PID的硬件•快速输入电压前馈硬件–2极/2零可配置•一次侧电压感应–非线性控制•铜走线电流感应•高达16MHz的误差模数转换器(EADC)•针对非峰值电流模式控制应用的磁通和相位电流均衡–可配置低至1mV/LSB的分辨率•电流共享总线支持–自动分辨率选择–模拟平均–高达8倍过度采样–主/从–基于硬件的取平均值操作（高达8x）•特有丰富的故障保护选项–14位高效数模转换器(DAC)–7个高速模拟比较器•高达8个高分辨率数字脉宽已调制(DPWM)输出–逐周期电流限制–脉宽分辨率为250ps–可编程故障计数–频率分辨率为4ns–外部故障输入–相位分辨率为4ns–4-10个数字比较器–输出间的可调相移–可编程消隐时间–配对间的可调死区（无信号范围）•多重UCD313x器件间的DPWM波形同步–高达2MHz开关频率•14通道，12位，265ksps通用ADC，并具有集成•可配置的PWM边沿运动的–后缘调制–可编程平均滤波器–前缘调制–双采样保持–双边沿调制•内部温度传感器•可配置的反馈控制•完全可编程高性能31.25MHz，32位ARM7TDMI-–电压模式S处理器–平均电流模式–32k字节(kB)编程闪存–峰值电流模式控制–具有纠错码(ECC)的2kB数据闪存–持续电流–4kB数据RAM–持续电源–4kB启动ROM通过I2C或者UART在场中启用•可配置调制方法固件启动-载入–频率调制•通信外设–相移调制–I2C/电源管理总线(PMBus)–脉宽调制–2个UART•快速，自动和平滑模式开关•JTAG调试端口–频率调制和PWM•具有可选输入引脚的定时器捕捉–相移调制和PWM•多达5个附加的通用定时器•高效和轻负载管理•内置安全装置：BOD和POR –突发模式•64引脚方形扁平无引脚(QFN)和40引脚QFN封–理想的二极管仿真装–同步镇流器软启动/关闭•运行温度：–40°C至125°C–低集成电路(IC)待机功率•整合数字电源GUI支持Please be aware that an important notice concerning availability,standard warranty,and use in critical applications ofTexas Instruments semiconductor products and disclaimers thereto appears at the end of this data sheet.P R O D U C T P R E V I E WUCD3138ZHCS429–MARCH 20121.2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2概览2.1说明UCD3138是一款德州仪器(TI)数字电源控制器，此控制器在一个单一芯片解决方案内提供高集成度和出色性能。
数字电源控制器 UCD3138的数字比较器与模数转换器的应用说明
数字电源控制器UCD3138的数字比较器与模数转换器的应用说明为丰盛应用的灵便性，用户设置的参考值（数字量）与EADC 的输出值（数字量）相加后生成一个叫做“肯定值量（absolute value）”的数字信号，可以表征实际采集到的电压信息（即Vd 的值）。
UCD3138 的数字比较器就是以数字误差信号（B 点值）或肯定值量（C 点值）作为一个输入端，参考电压值（用户可以自行设置）为另一个输入端所组成，触发后可以配置其关断任何一路D。
UCD3138 中有3 个AFE 模块，同样地，也有4 个数字比较器。
1.2 数字比较器涉及的关键寄存器1.2.1 EADC的输出EADC 的输出是参考电压与输入模拟量相减后的值在数字化之后的信息量，即数字误差量，其范围与AFE 自身的增益有挺直关系。
例如，当增益值设置为1 时，其输出范围是+248~-256；而增益设置为8 时，输出范围是+31~-32.寄存器EADCRAWVALUE 的第0~8 位（共9bit，名称为RAW_ERROR_VALUE）保存的即为EADC 的输出，辨别率为1mV/bit。
1.2.2 DAC的输入DAC 的输出即为系统的参考电压。
在UCD3138 的实际应用中，用户可以设置DAC 的输入值，为数字信号量。
寄存器EADCDAC 的第4~13 位（共10bit，名称为DAC_VALUE）保存了用户的设置值。
辨别率为1.5625mV/bit。
1.2.3 肯定值量寄存器 EADCVALUE 的第16~25 位（共10bit，名称为ABS_VALUE）保存的就是肯定值量，辨别率为1.5625mV/bit。
上文提到，肯定值量是EADC 的输出信息与DAC 的输入信息相加得到的，但并不是二者数字量的挺直相加，由于其辨别率不同。
实际上，上述三个数字量所各自表征的模拟量存在等式关系。
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德州仪器 64kB可配置数字电源管理控制器 可缩短服务器故障停机时间
德州仪器64kB可配置数字电源管理控制器可缩短
服务器故障停机时间
德州仪器（TI）针对AC/DC 及隔离式DC/DC 电源推出一款具有64 kB 程序快闪存储器的高集成可配置数字电源管理控制器，进一步丰富其广泛系列的模拟与数字电源管理产品。
该UCD3138064 可帮助设计人员在无需关闭电源的情况下，快速进行固件更新，与现有解决方案相比，可缩短服务器故障停机时间。
UCD3138064 采用独特存储器分区架构，用户不但可在片上存储器的不同区域同时写入和执行，还可通过适当的算法在不同固件影像间切换执行。
该功能可缩短服务器与电信基础设施设备的故障停机时间。
UCD3138064 的主要特性与优势：
64kB 程序快闪存储器可满足AC/DC 电源中数字控制器插槽对超过32kB 存储器的需求；
多系统通信选择，如UART、PMBus™、I2C 以及串行外设接口。
UCD3138数字电源外设编程手册(中文版)
UCD3138 数字电源外设编程手册SLUU995AApril 2013 –Revised May 2013目录1 引言 (11)2 数字脉宽调制器（DPWM） (12)2.1 DPWM 框图 (12)2.2 DPWM 介绍（DPWM 多模式，开环） (13)2.3 DPWM 标准模式 (15)2.4 DPWM 相移模式 (17)2.5 DPWM 多输出模式（多模） (17)2.6 DPWM 谐振模式 (18)2.7 三角模式 (20)2.8 DPWM 前导模式 (20)2.9 同步FET斜坡和理想二极管仿真计算 (21)2.10 自动模式切换 (22)2.10.1 谐振LLC例子 (22)2.10.2 自动模式切换机制 (22)2.11 DPWMC、边沿发生、内部多路复用 (23)2.12 多种DPWM寄存器时间分辨率 (24)2.13 PWM 计数器和时钟 (26)2.14 DPWM 寄存器-概述 (26)2.15 DPWM 控制寄存器0 (DPWMCTRL0) (26)2.15.1 DPWM 自动配置中间和最大寄存器 (26)2.15.2 内部多路复用 (26)2.15.3 逐周电流限制使能 (26)2.15.4 多模开/关 (28)2.15.5 最小占空比模式 (28)2.15.6 主同步控制选择 (29)2.15.7 主同步从使能 (29)2.15.8 D 使能 (29)2.15.9 谐振模式固定占空比使能 (29)2.15.10 DPWM A and B 故障极性 (29)2.15.11 消隐使能 (30)2.15.12 DPWM 模式 (30)2.15.13 DPWM 反相 (30)2.15.14 滤波器使能(CLA_EN) (30)2.15.15 DPWM 使能 (30)2.16 DPWM 控制寄存器1 (30)2.16.1 周期计数器预置使能 (30)2.16.2 同步FET斜坡使能 (30)2.16.3 突发模式使能 (31)2.16.4 电流/磁通量平衡占空比调整...............................................................................31.2.16.5 同步输出分频因子选择 (31)2.16.6 滤波器标定 (31)2.16.7 外部同步使能 (31)2.16.8 逐周B侧激活使能 (31)2.16.9 自动模式切换使能................................................................................................31.2.16.10 事件更新选择 (31)2.16.11 检查闭锁 (32)2.16.12 全局周期使能 (32)2.16.13 DPWM管脚用作通用I/O (32)2.16.14 高分辨率使能/禁止 (32)2.16.15 异步保护禁止 (32)2.16.16 单帧使能 (32)2.17 DPWM 控制寄存器2 (32)2.17.1 外部同步输入分频比 (32)2.17.2 谐振死区补偿使能 (32)2.17.3 滤波器占空比选择 (33)2.17.4 DPWMB理想二极管仿真（IDE）使能 (33)2.17.5 采样触发1 过采样 (33)2.17.6 采样触发1 模式 (33)2.17.7 采样触发使能位 (33)2.18 周期和事件寄存器 (33)2.19 相位触发寄存器 (34)2.20 周期调整寄存器 (34)2.21 谐振占空比寄存器 (34)2.22 DPWM 故障控制寄存器 (34)2.23 DPWM 溢出寄存器 (34)2.24 DPWM 中断寄存器 (34)2.24.1 DPWM 周期中断位 (34)2.24.2 模式及切换中断位 (34)2.24.3 中断位 (35)2.25 DPWM 计数器预置寄存器 (35)2.26 消隐寄存器 (35)2.27 DPWM 自适应采样寄存器 (35)2.28 DPWM 故障状态寄存器 (35)2.29 DPWM 自动切换寄存器 (35)2.30 DPWM 边沿PWM 产生寄存器 (36)3 前端 (36)3.1 误差ADC 和前端增益 (36)3.1.1 前端增益 (36)3.1.2 EADC 误差输出 (37)3.1.3 EADC 触发、EADC 输出到滤波器 (38)3.1.4 EADC 时序 (38)3.1.5 EADC 平均 (38)3.1.6 使能EADC 和前端 (39)3.2 前端DAC (40)3.3 斜坡模块 (41)3.3.1 DAC 斜坡概述 (41)3.3.2 DAC 斜坡启动和结束点 (42)3.3.3 DAC 斜坡步长 (42)3.3.4 DAC 斜坡启动、中断、启动延时 (43)3.3.5 斜坡启动寄存器 (43)3.3.6 当EADC饱和时DAC斜坡 (43)3.3.7 斜坡模块用于峰值电流模式 (43)3.3.8 同步FET软启动/关闭使用斜坡模块 (43)3.4 逐次逼近模式 (44)3.4.1 逐次逼近控制参数 (44)3.4.2 逐次逼近算法概述 (44)3.4.3 非连续逐次逼近模式 (44)3.4.4 连续逐次逼近模式 (44)3.5 绝对值没有逐次逼近 (45)3.6 EADC模式 (45)4 滤波器 (45)4.1 滤波器数学细节 (45)4.1.1 滤波器输入和分支计算 (45)4.1.2 比例分支 (46)4.1.3 积分分支 (46)4.1.4 微分分支 (46)4.1.5 相加、饱和、尺度和钳位 (47)4.1.6 滤波器输出级 (47)4.2 滤波器状态寄存器 (48)4.3 滤波器控制寄存器 (48)4.3.1 滤波器使能 (49)4.3.2 使用CPU采样 (49)4.3.3 强制启动 (49)4.3.4 Kp关闭、Kd关闭、Ki关闭 (49)4.3.5 Kd 冻结, Ki 冻结l (49)4.3.6 非线性模式 (49)4.3.7 输出标定........ .. (49)4.3.8 输出乘数选择 (49)4.3.9 开关周期作为输出乘数 (50)4.3.10 KComp作为输出乘数 (50)4.3.11 前馈作为输出乘数 (50)4.3.12 周期乘数选择 (50)4.3.13 Ki 加法器模式 (50)4.4 XN、YN读写寄存器 (51)4.4.1 CPU Xn 寄存器 (51)4.4.2 滤波器XN 读寄存器 (51)4.4.3 滤波器YN 读寄存器 (51)4.5 系数配置寄存器 (51)4.6 Kp、Ki、和Kd 寄存器 (52)4.7 Alpha 寄存器 (53)4.8 滤波器非线性限制寄存器 (53)4.9 钳位寄存器 (53)4.10 滤波器预置寄存器 (53)5 环路复用 (54)5.1 前端控制复用(FECTRL0MUX, FECTRL1MUX, FECTRL2MUX) (54)5.2 采样触发控制(SAMPTRIGCTRL) (55)5.3 外部DAC 控制(EXTDACCTRL) (55)5.4 滤波器复用寄存器(FILTERMUX) (55)5.5 滤波器KComp 寄存器(FILTERKCOMPx) (55)5.6 DPWM 复用寄存器(DPWMMUX) (55)5.7 全局使能寄存器(GLBEN) (56)5.8 PWM 全局周期寄存器(PWMGLBPRD) (56)5.9 同步控制(SYNCCTRL) (56)5.10 轻负载（突发）模式 (56)5.11 恒流/恒功率 (56)5.12 模拟峰值电流模式 (56)5.13 自动周期调整 (57)5.13.1 计算 (57)5.13.2 配置 (57)5.13.3 标定 (58)6 故障复用 (58)6.1 模拟比较器配置 (59)6.1.1 模拟比较器使能 (59)6.1.2 模拟比较器门槛 (59)6.1.3 模拟比较器极性 (59)6.1.4 模拟比较器中断使能 (59)6.1.5 模拟比较器输出使能 (59)6.1.6 模拟比较器选择 (59)6.1.7 模拟比较器F参考电压选择 (59)6.1.8 模拟比较器控制寄存器排列 (59)6.2 模拟比较器斜坡 (59)6.3 数字比较器配置 (60)6.4 故障管脚配置 (60)6.5 模拟峰值电流 (60)6.6 故障状态寄存器 (60)6.7 故障复用控制寄存器 (61)6.8 DPWM 故障动作 (61)6.9 理想二极管仿真/非连续电流模式检测控制 (62)6.10 振荡器失效检测 (63)6.10.1 高频振荡器失效检测 (63)6.10.2 低频振荡器失效检测 (64)7 通用IO模式 (65)8 DPWM 0-3 Registers Reference (91)8.1 DPWM Control Register 0 (DPWMCTRL0) (91)8.2 DPWM Control Register 1 (DPWMCTRL1) (95)8.3 DPWM Control Register 2 (DPWMCTRL2) (98)8.4 DPWM Period Register (DPWMPRD) (99)8.5 DPWM Event 1 Register (DPWMEV1) (99)8.6 DPWM Event 2 Register (DPWMEV2) (100)8.7 DPWM Event 3 Register (DPWMEV3) (100)8.8 DPWM Event 4 Register (DPWMEV4) (100)8.9 DPWM Sample Trigger 1 Register (DPWMSAMPTRIG1) (101)8.10 DPWM Sample Trigger 2 Register (DPWMSAMPTRIG2) (101)8.11 DPWM Phase Trigger Register (DPWMPHASETRIG) (101)8.12 DPWM Cycle Adjust A Register (DPWMCYCADJA) (102)8.13 DPWM Cycle Adjust B Register (DPWMCYCADJB) (102)8.14 DPWM Resonant Duty Register (DPWMRESDUTY) (102)8.15 DPWM Fault Control Register (DPWMFLTCTRL) (102)8.16 DPWM Overflow Register (DPWMOVERFLOW) (104)8.17 DPWM Interrupt Register (DPWMINT) (105)8.18 DPWM Counter Preset Register (DPWMCNTPRE) (107)8.19 DPWM Blanking A Begin Register (DPWMBLKABEG) (107)8.20 DPWM Blanking A End Register (DPWMBLKAEND) (107)8.21 DPWM Blanking B Begin Register (DPWMBLKBBEG) (108)8.22 DPWM Blanking B End Register (DPWMBLKBEND) (108)8.23 DPWM Minimum Duty Cycle High Register (DPWMMINDUTYHI) (108)8.24 DPWM Minimum Duty Cycle Low Register (DPWMMINDUTYLO) (109)8.25 DPWM Adaptive Sample Register (DPWMADAPTIVE) (109)8.26 DPWM Fault Status (DPWMFLTSTAT) (109)8.27 DPWM Auto Switch High Upper Thresh Register (DPWMAUTOSWHIUPTHRESH) (110)8.28 DPWM Auto Switch High Lower Thresh Register (DPWMAUTOSWHILOWTHRESH) (111)8.29 DPWM Auto Switch Low Upper Thresh Register (DPWMAUTOSWLOUPTHRESH) (111)8.30 DPWM Auto Switch Low Lower Thresh Register (DPWMAUTOSWLOLOWTHRESH) (112)8.31 DPWM Auto Config Max Register (DPWMAUTOMAX) (113)8.32 DPWM Auto Config Mid Register (DPWMAUTOMID) (114)8.33 DPWM Edge PWM Generation Control Register (DPWMEDGEGEN) (116)8.34 DPWM Filter Duty Read Register (DPWMFILTERDUTYREAD) (117)8.35 DPWM BIST Status Register (DPWMBISTSTAT) (119)9 Front End Control Registers (119)9.1 Ramp Control Register (RAMPCTRL) (119)9.2 Ramp Status Register (RAMPSTAT) (121)9.3 Ramp Cycle Register (RAMPCYCLE) (122)9.4 EADC DAC Value Register (EADCDAC) (123)9.5 Ramp DAC Ending Value Register (RAMPDACEND) (123)9.6 DAC Step Register (DACSTEP) (123)9.7 DAC Saturation Step Register (DACSATSTEP) (124)9.8 EADC Trim Register (EADCTRIM) – (For Factory Test Use Only) (124)9.9 EADC Control Register (EADCCTRL) (125)9.10 Analog Control Register (ACTRL) (For Test Use Only) (128)9.11 Pre-Bias Control Register 0 (PREBIASCTRL0) (128)9.12 Pre-Bias Control Register 1 (PREBIASCTRL1) (129)9.13 SAR Control Register (SARCTRL) (129)9.14 SAR Timing Register (SARTIMING) (131)9.15 EADC Value Register (EADCVALUE) (131)9.16 EADC Raw Value Register (EADCRAWVALUE) (132)9.17 DAC Status Register (DACSTAT) (132)10 Filter Registers Reference (132)10.1 Filter Status Register (FILTERSTATUS) (132)10.2 Filter Control Register (FILTERCTRL) (134)10.4 Filter XN Read Register (FILTERXNREAD) (136)10.5 Filter KI_YN Read Register (FILTERKIYNREAD) (136)10.6 Filter KD_YN Read Register (FILTERKDYNREAD) (136)10.7 Filter YN Read Register (FILTERYNREAD) (137)10.8 Coefficient Configuration Register (COEFCONFIG) (137)10.9 Filter KP Coefficient 0 Register (FILTERKPCOEF0) (139)10.10 Filter KP Coefficient 1 Register (FILTERKPCOEF1) (139)10.11 Filter KI Coefficient 0 Register (FILTERKICOEF0) (140)10.12 Filter KI Coefficient 1 Register (FILTERKICOEF1) (141)10.13 Filter KD Coefficient 0 Register (FILTERKDCOEF0) (141)10.14 Filter KD Coefficient 1 Register (FILTERKDCOEF1) (141)10.15 Filter KD Alpha Register (FILTERKDALPHA) (142)10.16 Filter Nonlinear Limit Register 0 (FILTERNL0) (142)10.17 Filter Nonlinear Limit Register 1 (FILTERNL1) (142)10.18 Filter Nonlinear Limit Register 2 (FILTERNL2) (142)10.19 Filter KI Feedback Clamp High Register (FILTERKICLPHI) (143)10.20 Filter KI Feedback Clamp Low Register (FILTERKICLPLO) (143)10.21 Filter YN Clamp High Register (FILTERYNCLPHI) (144)10.22 Filter YN Clamp Low Register (FILTERYNCLPLO) (144)10.23 Filter Output Clamp High Register (FILTEROCLPHI) (144)10.24 Filter Output Clamp Low Register (FILTEROCLPLO) (145)10.25 Filter Preset Register (FILTERPRESET) (145)11 Loop Mux Registers Reference (145)11.1 Front End Control 0 Mux Register (FECTRL0MUX) (145)11.2 Front End Control 1 Mux Register (FECTRL1MUX) (148)11.3 Front End Control 2 Mux Register (FECTRL2MUX) (150)11.4 Sample Trigger Control Register (SAMPTRIGCTRL) (152)11.5 External DAC Control Register (EXTDACCTRL) (153)11.6 Filter Mux Register (FILTERMUX) (155)11.7 Filter KComp A Register (FILTERKCOMPA) (157)11.8 Filter KComp B Register (FILTERKCOMPB) (157)11.9 DPWM Mux Register (DPWMMUX) (158)11.10 Constant Power Control Register (CPCTRL) (159)11.11 Constant Power Nominal Threshold Register (CPNOM) (161)11.12 Constant Power Max Threshold Register (CPMAX) (161)11.13 Constant Power Configuration Register (CPCONFIG) (161)11.14 Constant Power Max Power Register (CPMAXPWR) (163)11.15 Constant Power Integrator Threshold Register (CPINTTHRESH) (163)11.16 Constant Power Firmware Divisor Register (CPFWDIVISOR) (163)11.17 Constant Power Status Register (CPSTAT) (164)11.18 Cycle Adjustment Control Register (CYCADJCTRL) (165)11.19 Cycle Adjustment Limit Register (CYCADJLIM) (165)11.20 Cycle Adjustment Status Register (CYCADJSTAT) (166)11.21 Global Enable Register (GLBEN) (167)11.22 PWM Global Period Register (PWMGLBPRD) (168)11.23 Sync Control Register (SYNCCTRL) (168)11.25 Light Load Enable Threshold Register (LLENTHRESH) (169)11.26 Light Load Disable Threshold Register (LLDISTHRESH) (170)11.27 Peak Current Mode Control Register (PCMCTRL) (170)11.28 Analog Peak Current Mode Control Register (APCMCTRL) (170)11.29 Loop Mux Test Register (LOOPMUXTEST) (Test Use Only) (171)12 Fault Mux Registers Reference (172)12.1 Analog Comparator Control 0 Register (ACOMPCTRL0) (172)12.2 Analog Comparator Control 1 Register (ACOMPCTRL1) (173)12.3 Analog Comparator Control 2 Register (ACOMPCTRL2) (175)12.4 Analog Comparator Control 3 Register (ACOMPCTRL3) (176)12.5 External Fault Control Register (EXTFAULTCTRL) (177)12.6 Fault Mux Interrupt Status Register (FAULTMUXINTSTAT) (178)12.7 Fault Mux Raw Status Register (FAULTMUXRAWSTAT) (179)12.8 Comparator Ramp Control 0 Register (COMPRAMP0) (181)12.9 Digital Comparator Control 0 Register (DCOMPCTRL0) (182)12.10 Digital Comparator Control 1 Register (DCOMPCTRL1) (183)12.11 Digital Comparator Control 2 Register (DCOMPCTRL2) (183)12.12 Digital Comparator Control 3 Register (DCOMPCTRL3) (184)12.13 Digital Comparator Counter Status Register (DCOMPCNTSTAT) (185)12.14 DPWM 0 Current Limit Control Register (DPWM0CLIM) (185)12.15 DPWM 0 Fault AB Detection Register (DPWM0FLTABDET) (187)12.16 DPWM 0 Fault Detection Register (DPWM0FAULTDET) (189)12.17 DPWM 1 Current Limit Control Register (DPWM1CLIM) (193)12.17 DPWM 1 Current Limit Control Register (DPWM1CLIM) (193)12.18 DPWM 1 Fault AB Detection Register (DPWM1FLTABDET) (195)12.19 DPWM 1 Fault Detection Register (DPWM1FAULTDET) (197)12.20 DPWM 2 Current Limit Control Register (DPWM2CLIM) (201)12.21 DPWM 2 Fault AB Detection Register (DPWM2FLTABDET) (203)12.22 DPWM 2 Fault Detection Register (DPWM2FAULTDET) (205)12.23 DPWM 3 Current Limit Control Register (DPWM3CLIM) (209)12.24 DPWM 3 Fault AB Detection Register (DPWM3FLTABDET) (211)12.25 DPWM 3 Fault Detection Register (DPWM3FAULTDET) (213)12.26 HFO Fail Detect Register (HFOFAILDET) (216)12.27 LFO Fail Detect Register (LFOFAILDET) (216)12.28 IDE Control Register (IDECTRL) (217)13 GIO – General Purpose Input/Output Module (218)13.1 Fault IO Direction Register (FAULTDIR) (218)13.2 Fault Input Register (FAULTIN) (219)13.3 Fault Output Register (FAULTOUT) (219)13.4 Fault Interrupt Enable Register (FAULTINTENA) (220)13.5 Fault Interrupt Polarity Register (FAULTINTPOL) (220)13.6 Fault Interrupt Pending Register (FAULTINTPEND) (222)13.7 External Interrupt Direction Register (EXTINTDIR) (223)13.8 External Interrupt Input Register (EXTINTIN) (223)13.9 External Interrupt Output Register (EXTINTOUT) (223)13.10 External Interrupt Enable Register (EXTINTENA) (223)13.12 External Interrupt Pending Register (EXTINTPEND) (224)本文档的适用范围以下主题均包含在UCD3138数字电源外设编程手册中▪ 数字脉宽调制器(DPWM)▪ 运行模式(标准/多路/相移/谐振等)▪ 自动模式切换▪ DPWMC、边沿产生及内部复用▪ 前端▪ 模拟前端▪ 误差ADC 或EADC▪ 前端DAC▪ 斜坡模块▪ 逐次逼近寄存器模块▪ 滤波器▪ 滤波器数学▪ 环路复用▪ 模拟峰值电流模式▪ 恒流/恒功率(CCCP)▪ 自动周期调整▪ 故障复用▪ 模拟比较器▪ 数字比较器▪ 故障管脚功能▪ DPWM故障动作▪ 理想二极管仿真(IDE)、非连续电流模式检测▪ 振荡器失效检测▪ UCD3138中的以上所有外设寄存器映射与UCD3138相关的其它主题包含在以下列出的另外文件中：UCD3138 ARM and Digital System Programmer’s Manual▪ 自举ROM 及自举Flash▪自举ROM 功能▪存储器读/写功能▪累加和功能▪Flash 功能▪避免编程的Flash 空间自锁▪ ARM7 构架▪操作模式▪硬件/软件中断▪双模状态工作(Thumb 16-bit 模式/ARM 32-bit 模式)▪ 存储器和系统模块▪ 地址译码器、DEC (存储空间映射)▪存储控制器(MMC)▪中央中断模块▪ 以上外设在UCD3138中的寄存器映射UCD3138 Monitoring and Communications Programmer’s Manual▪ ADC12▪ 控制、转换、顺序和平均▪ 数字比较器▪ 温度传感器▪ PMBUS 寻址▪ 双采样和保持▪ 模拟控制(电流分享、掉电、时钟门控)▪ PMBUS 接口▪ 通用输入输出(GPIO)▪ 定时器模块▪ PMBus▪ 以上外设在UCD3138中的寄存器映射For the most up to date product specifications please consult the UCD3138 Device datasheet (Lit # SLUSAP2) available at .1 引言UCD3138是TI的数字电源控制器，提供了一流水平的针对高性能隔离电源的应用的单芯片高集成度解决方案。
一种数字模块电源实现模拟trim功能的方法
一种数字模块电源实现模拟trim功能的方法尹利文【摘要】数字模块电源和模拟模块电源的trim功能的实现方法是完全不同的,在客户实际应用中难以兼容.基于使数字trim兼容模拟trim的目的,在分析模拟硬件trim实现原理的基础上,推导出了一种检测trim比例的硬件电路,结合数字控制的特点,给出了对应的软件算法.通过软硬件结合,在以UCD3138数字控制器为核心的一个12 V输出模块电源上进行了实验验证.实验结果证明,数字trim方法实现了对模拟trim功能的完全兼容.【期刊名称】《电子科技》【年(卷),期】2017(030)003【总页数】4页(P167-169,173)【关键词】数字模块电源;trim电路;trim算法【作者】尹利文【作者单位】上海交通大学电子信息与电气工程学院,上海200240【正文语种】中文【中图分类】TN86模块电源[1]由于输出电压值选择有限，通常具有一定的电压调整功能。
该功能通过一个标记为TRIM或ADJ的专用引脚实现,使得用户应用更为灵活。
目前传统的模块电源仍然以模拟电源为主[2]，用模拟电路实现调整输出电压(trim)的功能。
而数字模块电源则由通讯协议，如PMBUS(Power Management Bus)协议[3]将电源trim范围内的某一需要的电压值写入数字电源模块[4]。
由此可见，模拟模块电源和数字模块电源的trim功能实现方法完全不同，不能兼容。
然而随着数字模块电源的应用普及[5]，目前市场上模拟电源与数字电源共存兼容的需求越来越明显[6]。
本文介绍了一种数字trim的实现方法，解决了数字模块电源在外特性上兼容模拟模块电源trim功能的问题。
通讯模块电源通常以额定输出电压为基准，允许电压上调(trim up)10%或下调(trim down)20%。
模拟模块电源的trim功能实现简单，只需要一颗外部电阻即可进行输出电压的设定。
图1为模拟模块电源实现trim功能的典型硬件电路。
德州仪器(TI)推出全新一代电源产品：满足用户高功率、小尺寸需求
德州仪器（TI）推出全新一代电源产品：满足用户高功率、小尺寸需求飞象网讯（六月/文）随着科技的飞速发展，不断涌现的新产品对电源的需求与日俱增的同时，要求也变得越来越高，如何使下一代可穿戴设备更轻薄，续航更长，如何实现更高水平的工业自动化，如何在数据中心管理更多的服务器，都需要解决一个核心问题：设计更小尺寸的产品，实现更高的功率。
作为电源解决方案的行业领导者，德州仪器（TI）基于数十年的电源管理创新经验，每一代产品和上一代相比，除了芯片本身尺寸变小之外，产品集成度也会越来越高，包括外置电感和电容TI都会做集成方案，使得设计更简单，系统设计更可靠。
近日，TI推出了业内最高功率密度和超小尺寸的LMZM33606电源模块和TPS62827降压转换器，以满足更高功率密度需求的趋势。
结合TI独特而强大的最新版WEBENCH®设计工具，可有效帮助工程师简化制作、设计和生产过程。
TI电源模块三大优势据介绍，TI电源模块有三个显著优点：1.EMI特性优良，开关电源是EMI的主要来源，模块把电容集成可以把电流环路做得更小，这样就可以满足很多EMI标准。
从模块规格上可以满足EN55011和CISPR11辐射的标准。
2.功率密度，将被动元器件，如电感、电容、电阻器件等集成到芯片里，采用QFN封装，下面是基板。
因为有基板存在，所以热阻比较小，散热也比较好。
3.WEBENCH使设计变得简单，TI支持使用WEBENCH在线设计，为用户提供便利，只需将输入输出参数放到WEBENCH里，易于算出电容和电阻。
宽输入电压转换器功率密度演化的发展主要是频率的变化，TI的产品从52kHz到2.1MHz，尺寸变得更小，不仅提高了频率，而且还提升了功效。
新推出的LMZM33606电源模块是一款易于使用的集成式电源解决方案，它在一个薄型封装中整合了一个具有功率MOSFET的6A直流/直流转换器、一个屏蔽式电感器和多个无源器件。
基于UCD3138的数字电源PIDα补偿器设计
PIDa CLA,并 在 实 验 样 机 上 基 于 PSM3 7 5 0 频 率 响 应 分 析 仪 验 证 P ID a算 法 ，实 验 验 证 了 该 数 字 电 源 PIDa CLA
设计方法的正确性与可行性。
关 键 词 ：补 偿 器 ；数 字 电 源 ；零 极 点 配 置
中 图 分 类 号 ：TN715+2
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2A:0(ojd|-c<j,i) (〇)„!-〇),；)
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( 6)
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根据式（6)可 推 导 出 z 域 中 PIDa系 数 与 s 域
中零极点变化的关系，如 图 3 所示。可 见 当 增
大 时 ，可提高零点间的增益，并将两个零点频率分 开 ；当 h 增 大 时 ，可提高低频段增益，并提高低频
此处首先介绍了基于UCD3138数字控制器 的环路补偿原理，阐明了双线性变换的数字电源 反 馈 控 制 系 统 建 模 方 法 。根 据 对 电 源 系 统 的 性 能 指 标 要 求 ，配 置 PIDa环 路补偿器参数，并且基于 Fusion Digital Power Designer 软件对设计的 PIDa 环路补偿器进行仿真验证，最 后 使 用 C 语言编写 相 应 的 PIDa环路补偿器代码，并在实验样机上基 于 PSM3750频 率 响 应 分 析 仪 验 证 P I D a 算 法 ，通 过实验验证了基于UCD3138的数字电源PIDa环 路补偿器设计方法的正确性与可行性。
模拟环路补偿器零极点与阻容参数对应关系为：
/c〇=« i(c!+ c 3) ，叭|=士
TI 发布数字电源芯片组可智能优化死区时间,提供业界最佳效率
TI 发布数字电源芯片组可智能优化死区时间，提供
业界最佳效率
2015 年 6 月 2 日，北京讯，日前，德州仪器（TI）宣布推出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芯片组，可优化下一代AC/DC 电源中的次级侧同步整流。
UCD3138A数字控制器和UCD7138低侧栅极驱动器改善了系统效率，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。
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。
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。
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。
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。
基于UCD3138的移相全桥同步整流控制策略
基于UCD3138的移相全桥同步整流控制策略UCD3138是一款基于DSP技术的数字控制器芯片，广泛应用在电源管理和驱动控制等领域。
移相全桥同步整流控制策略是一种高效稳定的电源控制方法，可以实现高效能电源转换和功率因素校正。
移相全桥同步整流控制策略的基本原理是通过控制开关管的导通和截止时间，使得输入电压和输出电压之间产生约90°的相位差，从而实现零电压开关（Zero Voltage Switching, ZVS），降低功率损耗和提高转换效率。
UCD3138作为数字控制器，其其中一个核心功能就是设计和控制移相全桥同步整流控制策略。
下面就介绍基于UCD3138的移相全桥同步整流控制策略的实现步骤和关键技术。
首先，在UCD3138控制器中进行系统参数配置，包括输入输出电压范围、输出功率要求、整流器开关频率等。
然后，根据系统的需求，设计全桥的电路拓扑和参数，包括MOSFET开关器件的选型、电感和电容的选取等。
接下来，通过UCD3138的软件开发工具，编写控制算法。
UCD3138具有强大的DSP功能，可以实现复杂的控制算法。
常用的移相全桥同步整流控制策略包括固定相位差控制、可调相位差控制和自适应相位差控制等。
其中，固定相位差控制是最简单的一种方法，将开关引脚的控制信号通过UCD3138输出，根据设定的开关频率和占空比来实现移相全桥的导通和截止控制。
可调相位差控制则是根据系统需求和工作条件，在UCD3138中加入一个可调的相位差控制模块，通过对模块的参数进行优化调整，来提高输出效率和控制精度。
自适应相位差控制是一种更复杂的方法，可以根据输入和输出电压之间的实时关系，通过UCD3138的反馈调节功能来自动调整相位差的大小，以实现最佳的功率转换和功率因素校正。
在控制算法的实现中，还需要考虑到系统的稳定性和抗干扰能力。
UCD3138具有丰富的保护功能和滤波功能，可以有效抵御噪音和干扰对系统的影响。
最后，通过UCD3138芯片的引脚配置和连接电路，将控制信号和功率信号相互连接，将设计好的移相全桥同步整流系统运行起来。
UCD3138中文版
4-1
中断优先权表
4-2
DPWM 中断分频比
图表列表
UCD3138
ZHCS429B –MARCH 2012 –REVISED JULY 2012
11 14 19 26 31
版权 © 2012, Texas Instruments Incorporated
List of 表s
5
UCD3138
SLUSAP2B –MARCH 2012 –REVISED JULY 2012
• 多重 UCD3138 器件间的 DPWM 波形同步 • 14 通道，12 位，267kbps 通用模数转换器
(ADC)，此转换器带有集成的 – 可编程平均滤波器 – 双采样保持 • 内部温度传感器 • 完全可编程高性能 31.25MHz，32 位 ARM7TDMI-S 处理器 – 32 kB 编程闪存 – 具有纠错码 (ECC) 的 2kB 数据闪存 – 4kB 数据 RAM – 4kB kB 启动 ROM 通过 I2C 或者 UART 在场中
2.2 订购信息
器件型号
引脚总数
封装
UCD3138RGCT
64
UCD3138RGCR
64
UCD3138RHAT
40
UCD3138RHAR
40
QFN QFN QFN QFN
供应
250 (小卷带) 2000 (大卷带) 250 (小卷带) 2500 (大卷带)
顶端标记
UCD3138 UCD3138 UCD3138 UCD3138
3.6 上电复位 (POR) / 掉电复位 (BOR)
3.7 典型的门控时钟省电
3.8 典型温度特性
4 功能概览
4.1 ARM 处理器
UCD3138数字电源控制器学习资料大全
UCD3138数字电源控制器学习资料大全UCD3138是一款德州仪器(TI)数字电源控制器，此控制器在一个单一芯片解决方案内提供高集成度和出色性能。
UCD3138灵活的特性使得此器件适合于品种繁多的电源转换应用。
此外，器件内的多重外设已进行了专门优化以提升ac/dc和隔离的dc/dc应用性能并减少IT和网络基础设施空间内的解决方案组件数量。
1、UCD3138数字电源控制器全面解读UCD3138是一款完全可编程解决方案，此方案可以使用户对他们的应用进行完全控制，以及很多的区分他们的解决方案的能力。
与此同时，TI致力于通过提供同类产品最佳的开发工具来简化我们用户的开发工作，这些开发工具包括应用固件、Code Composer Studio软件开发环境、和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。
2、UCD3138数字电源控制器的Single Frame和前馈功能说明1Single Frame功能设计与实现Single Frame是一种全新的在副边完成对原边输入电压检测的方法。
通过该方法可以在副边直接快速地检测当前输入电压，实现欠压保护功能，因此无需额外的输入欠压保护电路及光耦或数字隔离器。
1.1Single Frame功能介绍在电源系统未正式运行前，UCD3138芯片会周期性的发出单个或几个驱动脉冲，使硬开关全桥工作单个或者多个周期。
此时，在变压器副边中心抽头处可以产生出电压，该电压与输入电压成线性关系，因此通过UCD3138检测该点电压并通过软件计算后可以得到输入电压。
基于该计算结果，系统可以判断输入电压是否达到开启点，以决定是否退出欠压保护并开始正常运行。
实际应用中，为保证全桥原边侧上管（驱动地为浮地）可以顺利导通，通常需要连续发送几个周期的驱动脉冲。
在本文涉及的硬开关全桥中，实际发送了2个驱动脉冲以保证UCD3138顺利检测到正确的输入电压。
图1：Single Frame硬件电路3、UCD3138数字电源控制器逐周期保护功能说明1逐周期保护功能的设计与实现逐周期（cycle by cycle）保护功能是UCD3138相比于UCD30xx的一个重要改进，旨在实现原边侧的逐周期保护，在有输入电压浪涌，输出短路等场合可以实现快速响应与保护。
为什么 采用 TI UCD3138数字控制器 设计电源
UCD3138
UCD3138 Block Diagram
Front End0
EAP0 EAN0
EADC Soft Start Control Filter1 or 2 ( Loop Nesting) CPCC Module Loop MUX PID Filter 0
Key Features
DPWM0A
Isolated DC/DC Converter
Local On-Board Power Bus POL w/ PMBus VOUT1
Input Power B
Isolated Power Supply B
POL w/ PMBus
VOUT2
POL w/ PMBus
VOUT3
STD POL
VOUT4
Remote System Maintenance
Enables Voltage Tracking
Adjustable DC
• Power supply voltage set by the burst’s peak power • Voltage tunable on a per time slot basis
TS1
TS2
TS3
Slow ET
• Amplitude envelope peaks are tracked (slower tracking) • Closed loop bandwidth is less compared to a FAST AET
• Looking for Looking for bootloading , power rail’s monitoring and adjustment
• Looking for boot-loading , voltage margining, sequencing management and Vcore adjustment
UCD3138：电源管理控制器
UCD3138：电源管理控制器
佚名
【期刊名称】《世界电子元器件》
【年(卷),期】2012(000)004
【摘要】德州仪器推出集成度高且可配置数字电源管理控制器UCD3138。
【总页数】1页(P34-34)
【正文语种】中文
【中图分类】TN915.05
【相关文献】
1.太阳能供电电源管理控制器的研发 [J], 武建华;赵欣;陈建波;谷志国;安利伟
2.汽车车身控制器电源管理系统设计与应用 [J], 曾宪茹
3.电源管理芯片TPS65910A3与开关按键控制器STM6601的嵌入式应用 [J], 宾显文;陈伟;王受芬;林钦坚
4.Qorvo为进军电源领域推首款可编程电源管理控制器 [J],
5.集成电源管理和应急故障保护电路的车门区控制器 [J],
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
基于UCD3138的数字环路控制研究
基于UCD3138的数字环路控制研究程立【摘要】数字电源作为当前电源发展的趋势,具有设计周期短,功能强大,灵活多变等优点.UCD3138是TI推出的一款性能强大隔离式电源控制芯片,能够针对每项应用进行性能优化和环路控制.本文结合UCD3138控制环路实现一款移相全桥拓扑结构的数字电源设计,输入400V,输出12VDC,电流30A.本文首先介绍了移相全桥数字电源基本原理,然后分析UCD3138环路控制基本原理及控制方法,最后搭建实验平台,给出实验波形,验证设计的可行性.【期刊名称】《雷达与对抗》【年(卷),期】2018(038)004【总页数】5页(P55-59)【关键词】数字电源;环路控制;移相全桥【作者】程立【作者单位】中国船舶重工集团公司第七二三研究所,江苏扬州 225101【正文语种】中文【中图分类】TN860 引言近几十年来，随着电力电子技术和控制理论的飞速发展，电力电子产品得到了更为广泛的应用。
为了设计出效率高、成本低、可靠性高的电力电子产品，高频化、软开关技术和数字控制器已经成为了电力电子技术发展的主要趋势。
高频化是通过增大开关器件的频率来实现提高电源的功率密度，减少变压器的体积和成本。
但是，高频化后开关管的开通和关断损耗随之增加。
在此基础上软开关技术能够减少功率开关管的关断损耗，但与此同时一般需要增加辅助电路来实现软开关功能，加大了系统设计的复杂度。
相对于模拟电源，数字电源具有设计周期短、灵活多变、易实现模块化管理等优点。
数字电源[1]通过软件编程来实现环路控制以及状态监控，具备可扩展性和重复使用性，用户可以通过修改程序参数来实现多种环路设计。
本文采用UCD3138数字电源控制芯片实现移相全桥拓扑功能。
UCD3138是一种高性能数字电源控制芯片，具备强大的数字控制和通讯功能，完全可编程。
通过对环路的模-数转换模块ADC、数字脉冲调制模块DPWM和环路补偿器PID进行设计，减少对外围无源器件的需求，降低参数漂移引起误差的可能性，提高了环路控制响应的稳定性和可靠性，对实际环境中电源设计具有指导意义。
UCD3138中文版
Check for Samples: UCD3138
1 介绍
1.1 特性
可对多达 3 个独立式反馈环路的数字控制 – 专用的基于 PID 的硬件 – 可配置 2 极点/2 零点 – 非线性控制 高达 16 MHz 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 8x) – 14 位高效数模转换器 – 自适应采用触发器定位 • 高达 8 个高分辨率数字脉冲宽度调制(DPWM) 输出
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中断优先权表
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DPWM 中断分频比
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ZHCS429B –MARCH 2012 –REVISED JULY 2012
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3-1 I2C/SMBus/PMBus 时序图 3-2 扩展模式的总线时序 3-3 上电复位 (POR) / 掉电复位 (BOR) 3-4 4 倍增益下 EADC 最低有效位大小 vs. 温度 3-5 ADC12 测量温度传感器电压 vs. 温度 3-6 ADC12 2.5-V 参考 vs. 温度 3-7 ADC12 温度传感器测量误差 vs. 温度 3-8 UCD3138 振荡频率 (2MHz 参考, 从 250MHz 划分下来) vs. 温度 4-1 ADC 模组的输入级 4-2 前端模组 4-3 带有同步整流的次级参考的移相全桥控制 4-4 带有同步整流的次级参考的半桥谐振 LLC 控制 4-5 故障复用器方框图 4-6 PMBus 地址探测方法 4-7 ADC12 控制方框图 4-8 内部温度传感器 4-9 简化的均流电路图
全桥拓扑同步整流和有源钳位的电路设计
全桥拓扑同步整流和有源钳位的电路设计陈红;秦会斌;方良驹【摘要】研究了提高数字全桥拓扑效率的方法,通过在副边采用同步整流和有源钳位的方法,有效提高了电源效率.同步整流降低了输出电压损耗,特别适用于低电压大电流的输出场合.同时使用有源钳位技术,吸收谐振尖峰,利用谐振能量,提高效率,特别适用于高电压大功率场合.【期刊名称】《测控技术》【年(卷),期】2019(038)003【总页数】4页(P76-79)【关键词】数字电源;同步整流;有源钳位;高效率【作者】陈红;秦会斌;方良驹【作者单位】杭州电子科技大学新型电子器件与应用研究所,浙江杭州310018;杭州电子科技大学新型电子器件与应用研究所,浙江杭州310018;杭州电子科技大学新型电子器件与应用研究所,浙江杭州310018【正文语种】中文【中图分类】TN86数字电源具有高效方便、灵活性好的优势，随着数字电源芯片的价格降低，数字电源将以其优越性逐渐取代模拟电源。
其中UCD3138是TI推出的专用于开关电源控制的DSP芯片。
本文设计的数字电源以UCD3138为主控芯片，实现对全桥的移相软开关控制，同时控制次级的全桥整流和有源钳位。
全桥拓扑作为大功率电源的首选拓扑，在工程中应用得特别广泛，具有电压电流应力小的特点。
对于全桥的移相软开关技术，很多文献[1-3]对此做过阐述,本文主要研究全桥的副边部分，包括同步整流和有源钳位电路，侧重于提高全桥效率的设计。
传统的整流采用二极管搭建整流桥或全波整流，二极管有导通压降，在低压大功率的场合下带来的功率损耗是不可接受的。
而同步整流用MOSFET取代二极管，具有很低的导通阻抗，极大地提高了全桥效率。
另外，全桥拓扑存在副边整流管电压振荡和电压尖峰的问题，降低了效率，提高了整流管应力，带来电磁干扰等方面的问题。
针对这一问题，研究者提出了很多改进电路，本文分析了各种方法的利弊，采用有源钳位方式，充分利用谐振能量。
最终搭建一台1 kW的数字控制全桥样机，采用移相软开关，同步整流，有源钳位电路进行试验，取得预期效果，实现97%的全桥效率。
UCD3138的逐周期保护功能说明
Application ReportZHCA450 – July 2012 数字电源控制器UCD3138的逐周期保护功能说明Neil Li, Sundy Xu China Telecom Application Team摘要UCD3138是德州仪器(Texas Instruments)公司推出的最新一代数字电源控制器，于2012年第一季度正式发布。
相比于上一代数字电源控制器UCD30xx，其在诸多方面有着重要改进，功能更加丰富，性能更加强大。
本文基于一款采用硬开关全桥（副边采用全波整流）拓扑的开关电源，详细介绍了UCD3138的逐周期保护功能（cycle by cycle limitation）的硬件设计、软件配置和实测数据。
在完成对上述功能理解的同时也可以清楚的了解到UCD3138的优势所在。
本文的最后部分给出了参考文献。
目录1逐周期保护功能的设计与实现 (2)1.1逐周期功能实现描述 (2)1.2逐周期功能的硬件设计 (2)1.3逐周期保护功能的软件设计 (3)1.4逐周期保护功能的实测波形 (4)2参考文献 (4)图图 1：UCD3138内部的CBC模块 (2)图 2：原边电流检测电路 (2)图 3：触发CBC后，占空比被限制 (4)1ZHCA4502 数字电源控制器UCD3138的逐周期保护功能说明1 逐周期保护功能的设计与实现逐周期（cycle by cycle ）保护功能是UCD3138相比于UCD30xx 的一个重要改进，旨在实现原边侧的逐周期保护，在有输入电压浪涌，输出短路等场合可以实现快速响应与保护。
1.1 逐周期功能实现描述在UCD3138芯片内部的每个DPWM 模块都有且只有一个cycle by cycle （CBC ）硬件模块，如下图3所示。
当CBC 模块接收到触发信号（FAULT ）后，CBC 模块会立即响应以限制当前DPWM A 和DPWM B 的占空比，这就实现了cycle by cycle 保护功能。
半桥LLC谐振电路设计与研究
谐振频率为串并联谐振频率为fm:
1 fm 2 (Lr Lm ) Cr 根据 fr 和 fm,将LLC谐振变换器的工作频率 fs 范围划分为三个 区域: fs < fm , fm < fs < fr , fr < fs 。经过分析,在 fm < fs < fr 区域 能实现MOS管的零电压开通和副边二极管的零电流关断,故工作区
LLC的设计方法:已知条件:(1)输入电压范围,(2)输出电压、电
流,(3)确定需要的频率,(4)额定输入、输出满载时电源工作在fr附近。 可简单得到的结果: 1 . 变压器变比n , 2 . 需要的电压增益G m a x ,
Gmin,3.Rac,k。需要求解的量:1.Q值,由此得到Cr,Ls,Lp,2.最
压范围宽、变换效率高, 安全可靠性高等要求的高效率数字半桥LLC谐振变换器。
关键词: 数字电源；UC D3 13 8；半桥LLC
中图分类号:TM46
文献标识码:A
文章编号:1007-9416(2017)06-0161-01
UCD3138是基于ARM7的一款数字电源管理控制芯片,本设计 采用UCD3138作为控制器。德州仪器 (TI)为优化AC/DC 及隔离 式 DC/DC 电源应用推出业界最高集成度且可配置数字电源管 理控制器,进一步壮大其丰富的模拟及数字电源管理解决方案阵 营。该 UCD3138为设计人员提供创新途径,可为服务器、电信整流 器以及大功率 DC/DC 模块中各种电源拓扑提高电源密度与可 靠性。
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数字技术 与应用
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TI基于UCD3138的高整合度新一代数字电源方案
数字电源是以数字信号处理器(DSP)或微控制器(MCU)为核心，将数
字电源驱动器、PWM 控制器等作为控制对象，能实现控制、管理和监测功能。
模拟电源和数字电源对比图
目前，数字电源应用主要在通信电源，服务器电源和PC 电源等产品，这些应用的特点是可控因素多、实时反应速度块、需要多个模拟系统管理、复杂的高性能系统。
未来，数字电源市场还将持续繁荣发展，除了通讯基础设施的应用之外，该技术也会向照明与消费导向的应用领域扩展。
据IHS 公司旗下IMSResearch 的报告，预计2017 年全球数字电源市场营业收入将增至124 亿美元，是2013 年预期水平37 亿美元的三倍多。
全球数字电源市场营业收入预测( 单位是10 亿美元)
TI 高整合度新一代数字电源方案
1. 方案框图
2. 方案特点
UCD3138 在一个单一芯片解决方案内提供高集成度和出色性能。
UCD3138 灵活的特性使得此器件适合于品种繁多的电源转换应用。
此外，器件内的多重外设已进行了专门优化以提升AD/DC 和隔离的DC/DC 应用性能并减少IT 和网络基础设施空间内的解决方案组件数量。