周前，我有幸参观了TI 高压调度室 (dispatch office)。这个完全由计算机控制的指挥中心负责为所有位于达拉斯的晶圆制造设施监控负载。这座业界一流的控制室于 2013 竣工，不仅可实时监控电源，而且还可将信息显示在整个视屏墙上。在参观之前，我想这个指挥中心应该就像休斯敦航天飞机地面任务指挥中心的小一号版本。但是，这里看不到任何按钮或控制杆，只有计算机鼠标。另外，所监控的电源总量也十分惊人。就个人来说，我并不适应兆瓦及千伏级电源，我所接触过的最大电源就是使用 UCD3138 的相移全桥转换器的 500W 电源。UCD3138 是一款具有 PMBus™ 接口的数字电源控制器。

PMBus 是通过串行数字接口与电源转换器通信的标准方法。工程师使用 I2C 或 CAN 总线等数字接口已有数十年，PMBus 接口可让指令特别适合电源管理。PMBus 的一项独特功能是无需增加集成电路，便可监控和报告电流、电压和温度。电信及计算应用中的 AC/DC 电源使用 PMBus 已有一段时间，因为就像高压调度室的专家一样，工程师也特别需要监控更高等级的电源。

PMBus 接口正在快速向负载点应用转移。TI 最近推出了集成功率 MOSFET 的最新 SWIFT™ DC/DC 转换器 TPS544B20 和 TPS544C20，它们是业内首批集成 FET 和 PMBus 接口、具备监控和遥测功能的大电流 DC/DC 转换器。这两款产品支持 4.5V 至 18V 输入，分别提供 20A 和 30A 电流，并采用适合空间有限应用的 5x7 毫米小型 QFN 封装。

PMP9008 — 12Vin 至 1V/30A 参考设计

监控与遥测技术可为众多应用新增很多价值。当前产品的重点是监控输出电压、电流和温度，但是，还能监控哪些其它有用参数呢?

具有 PMBus 接口的负载点应用也可获得数据收集、实时性能监控、开发过程中的系统特性描述，以及故障分析的优势。

UCD3138

用于隔离电源的高度集成数字控制器(具有 3 个反馈环路和 8 个 DPWM 输出)

描述

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。

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。

在UCD3138 控制器的内核上是数字控制环路外设，也被称为数字电源外设(DPP)。每个DPP 执行一个高 速数字控制环路，此环路由一个专用误差模数转换器(EADC)、一个基于2 极- 2 零数字补偿器的PID 和具 有250ps 脉宽分辨率的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、电源管理总线(PMBus)，以及通用异步收发器(UART) 通信端口。此器 件基于一个执行实时监控、配置外设且管理通信的ARM7TDMI-S 精简指令集微控制器。ARM 微控制器从 可编程闪存存储器以及片载RAM 和ROM 里执行它的程序。

除了FDPP，特定电源管理外设已被添加以便在全部运行范围内启用高效、针对增加的功率密度的高集成 度、可靠性、和最低总体系统成本以及支持最广泛控制体系和拓扑数量的高灵活性。此类外设包括：轻负载 突发模式、同步整流、LLC 和移相全桥模式开关、输入电压前馈、铜走线电流感应、理想的二极管仿真、恒 定电流恒定功率控制、同步整流软打开和关闭、峰值电流控制模式、磁通均衡、二次侧输入电压感应、高分 辨率电流共享、具有预偏置电压的硬件可配置软启动、以及几个其它特性。已经针对电压模式和峰值电流模 式、受控相位迁移全桥、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 全桥进行了拓扑支持优化。

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 / 2 零

非线性控制

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 8x)

14 位高效数模转换器 (DAC)

自适应采样触发器定位

高达 8 个高分辨率数字脉宽已调制 (DPWM) 输出

脉宽分辨率为 250ps

频率分辨率为 4ns

相位分辨率为 4ns

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 开关频率

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、自动和平滑模式开关

频率调制和 PWM

相移调制和 PWM

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

具有和不具有预偏置的软启动/停止

快速输入电压前馈硬件

初级侧电压感应

铜走线电流感应

针对非峰值电流模式控制应用的磁通和相位电流均衡

电流共享总线支持

模拟平均

主/从

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

可编程故障计数

外部故障输入

10 数字位比较器

可编程消隐时间

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

32k 字节 (kB) 编程闪存

具有纠错码 (ECC) 的 2kB 数据闪存

4kB 数据 RAM

4kB 启动 ROM 通过 I2C 或者 UART 在场中启用固件引导-载入

通信外设

I2C / 电源管理总线 (PMBus)

在 UCD3138RGC(40 引脚四方扁平无引线 (QFN))上有2 个 UART

在 UCD3138RHA(40 引脚 QFN)上有 1 个 UART

具有可选输入引脚的定时器捕捉

多达 5 个附加的通用定时器

内置安全装置：BOD 和 POR

64 引脚 QFN 和 40 引脚 QFN 封装

运行温度：-40°C 至 125°C

支持整合数字电源设计图形用户界面 (GUI)