高靈活性與高性能催生新一代數(shù)字電源控制器

在電源控制器領(lǐng)域，數(shù)字電源面臨著兩個主要的挑戰(zhàn)，首先是靈活性，實際是工程師對數(shù)字電源的期許，他們總是希望通過數(shù)字電源控制器獲得最大的靈活性，通過軟件可以使數(shù)字控制器實現(xiàn)設(shè)計中所需的各種電源要求。其次，現(xiàn)在的開關(guān)電源，尤其是隔離開關(guān)電源，內(nèi)部充滿了非常快速的變化，所以電源控制器必須能夠快速處理這些高速信號，而軟件的可編程性和高速信號的檢測和處理很多時候是一對矛盾。德州儀器(TI)擁有一系列完整的模擬與數(shù)字電源管理及MCU優(yōu)化解決方案，可充分滿足所有數(shù)字電源設(shè)計的需求，很好地解決了這個矛盾。

在數(shù)字電源領(lǐng)域，TI有著非常廣泛的產(chǎn)品門類，如圖1所示，從左至右，TI的產(chǎn)品覆蓋了從模擬到半模擬直至全數(shù)字控制整個產(chǎn)品系列。左側(cè)是在隔離和非隔離電源里面扮演著重要角色的模擬方案，中間是混合型方案，其核心為模擬電路，但數(shù)字接口已經(jīng)和內(nèi)部模擬核集成在一起。右邊則為純數(shù)字電源方案，其中包括TI的最新產(chǎn)品隔離式數(shù)字電源UCD3000系列。該產(chǎn)品系列中UCD3138則主要是應(yīng)中國服務(wù)器以及通訊廠商之需推出的。

圖1 TI整體數(shù)字電源產(chǎn)品系列

UCD3138為高集成度且可配置數(shù)字電源管理控制器，可為服務(wù)器、電信整流器以及大功率 DC/DC 模塊中各種電源拓撲提高電源密度與可靠性。在圖2所示的UCD3138數(shù)字電源架構(gòu)中，其上方是完全可編程的硬件，它的基礎(chǔ)是硬件，是針對電源應(yīng)用架構(gòu)所優(yōu)化的硬件，這個硬件是一對狀態(tài)機，與位于下方的ARM7相配合就可以實現(xiàn)很高的靈活性。由于狀態(tài)機的基礎(chǔ)是硬件處理，上下兩部分集合在一起，通過編程，工程師就能夠靈活地設(shè)置它的功能。

在隔離電源里，無論是服務(wù)器還是通訊類的應(yīng)用，對電源的要求越來越高，高在越來越高的效率、集成度以及整體性能。UCD3138的數(shù)字控制功能可幫助設(shè)計人員進一步發(fā)揮電源系統(tǒng)作用，包括在多個平臺上重復(fù)使用硬件設(shè)計，針對每項應(yīng)用調(diào)整性能并控制參數(shù)以實現(xiàn)多功能等，進而加速產(chǎn)品上市進程。尤其是，UCD3138在6毫米 x 6毫米的小型封裝中整合了強大的32位微處理器、高速高精度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器、多個可編程硬件控制環(huán)路以及不同的通信引擎，充分滿足上述提及的隔離電源的全部要求。

簡單易用的圖形用戶界面(GUI)與開發(fā)工具是數(shù)字電源能否快速推廣的關(guān)鍵，畢竟現(xiàn)在的大多數(shù)工程師已經(jīng)習(xí)慣了模擬電源的設(shè)計，數(shù)字電源開發(fā)工具，包括功能豐富的全電壓評估板、開發(fā)套件、參考設(shè)計、應(yīng)用固件源代碼、編程人員手冊以及Code Composer Studio軟件開發(fā)環(huán)境等可讓設(shè)計人員輕松完成使用習(xí)慣的轉(zhuǎn)換。

圖2 UCD3138優(yōu)化型電源架構(gòu)