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(shí)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(shí)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??焖俚淖兓?,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?fù)涮岣唠娫疵芏扰c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(jī),與位于下方的ARM7相配合就可以實(shí)現(xiàn)很高的靈活性。由于狀態(tài)機(jī)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(jìn)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(xiàng)應(yīng)用調(diào)整性能并控制參數(shù)以實(shí)現(xiàn)多功能等,進(jìn)而加速產(chǎn)品上市進(jìn)程。尤其是,UCD3138在6毫米 x 6毫米的小型封裝中整合了強(qiáng)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)