數(shù)字電源控制器UCD3138的逐周期保護(hù)功能說明

摘要

UCD3138 是德州儀器(Texas Instruments)公司推出的最新一代數(shù)字電源控制器，于2012 年第一季度正式發(fā)布。相比于上一代數(shù)字電源控制器UCD30xx，其在諸多方面有著重要改進(jìn)，功能更加豐富，性能更加強(qiáng)大。本文基于一款采用硬開關(guān)全橋(副邊采用全波整流)拓?fù)涞拈_關(guān)電源，詳細(xì)介紹了UCD3138 的逐周期保護(hù)功能(cycle by cycle limitation)的硬件設(shè)計(jì)、軟件配置和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。在完成對(duì)上述功能理解的同時(shí)也可以清楚的了解到UCD3138的優(yōu)勢(shì)所在。本文的最后部分給出了參考文獻(xiàn)。

1、逐周期保護(hù)功能的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

逐周期(cycle by cycle)保護(hù)功能是UCD3138 相比于UCD30xx 的一個(gè)重要改進(jìn)，旨在實(shí)現(xiàn)原邊側(cè)的逐周期保護(hù)，在有輸入電壓浪涌，輸出短路等場(chǎng)合可以實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng)與保護(hù)。

1.1 逐周期功能實(shí)現(xiàn)描述

在UCD3138 芯片內(nèi)部的每個(gè)DPWM 模塊都有且只有一個(gè)cycle by cycle(CBC)硬件模塊，如下圖3 所示。當(dāng)CBC 模塊接收到觸發(fā)信號(hào)(FAULT)后，CBC 模塊會(huì)立即響應(yīng)以限制當(dāng)前DPWM A 和DPWM B 的占空比，這就實(shí)現(xiàn)了cycle by cycle 保護(hù)功能。

圖 1：UCD3138 內(nèi)部的CBC 模塊

1.2 逐周期功能的硬件設(shè)計(jì)

如下圖2 所示，該電路為原邊電流檢測(cè)電路。借助電流互感器(匝比為100:1)，在AD04 網(wǎng)絡(luò)處得到的電壓反映了原邊電流的大小，其關(guān)系式為：

。該網(wǎng)絡(luò)處的電壓將通過模擬比較器傳輸?shù)経CD3138 芯片內(nèi)部。

圖 2：原邊電流檢測(cè)電路

1.3 逐周期保護(hù)功能的軟件設(shè)計(jì)

逐周期保護(hù)功能的軟件設(shè)計(jì)包含了模擬比較器AD04 的相關(guān)配置、AD04 與DPWM的關(guān)聯(lián)、cycle by cycle相關(guān)參數(shù)的配置等幾個(gè)重要部分，下文將一一進(jìn)行闡述。

1) 模擬比較器AD04 的配置

下面代碼完成了對(duì)模擬比較器閾值的設(shè)置，即觸發(fā)CBC 的電壓點(diǎn)。“ACOMP_D_THRESH”的分辨率為19.5mv，閾值電壓設(shè)置為30(585mv)。在選定外部電阻(R17，R117)后，可微調(diào)該參數(shù)，以期得到合適閾值電壓。

FaultMuxRegs.ACOMPCTRL1.bit.ACOMP_D_THRESH = 30;

2) 模擬比較器AD04 與DPWM的關(guān)聯(lián)

下面代碼完成了AD04(即代碼中的比較器D)與DPWM0 和DPWM1 的關(guān)聯(lián)。即，當(dāng)電壓超過AD04 閾值電壓后，DPWM0 和DPWM1 的占空比會(huì)被限制。

FaultMuxRegs.DPWM0CLIM.bit.ACOMP_D_EN = 1;

FaultMuxRegs.DPWM1CLIM.bit.ACOMP_D_EN = 1;

3)Blanking time 的設(shè)置

下面代碼設(shè)置了Blanking time。“BLANK_A_END”位的分辨率為4ns，因此該代碼設(shè)置了Blanking time的值為100ns。

Dpwm0Regs.DPWMBLKABEG.bit.BLANK_A_BEGIN=0;

Dpwm0Regs.DPWMBLKAEND.bit.BLANK_A_END =25;