UCD3040 具有 4 个反馈环路和 8 个 DPWM 输出的完全可编程数字电源控制器数据手册-电子发烧友网

UCD30xx 器件是德州仪器（TI）数字 PWM 控制器系列的成员，为数字电源转换应用提供单芯片控制解决方案。这些器件允许对高性能、高频电源进行数字控制，并灵活配置参数、监控、监控和通信功能。

UCD30xx 是完全可编程的解决方案，可配置为支持单相或多相配置中的各种隔离和非隔离拓扑。一些示例包括交错式 PFC、隔离正激、半桥、相移全桥、有源钳位和谐振 LLC。
*附件：ucd3040 数字电源控制器数据表 .pdf

UCD30xx 控制器的核心是数字控制回路外设，也称为 Fusion 数字电源外设（FDPP）。每个 FDPP 都实现了一个高速数字控制回路，包括一个专用误差模数转换器（EADC）、一个三极点/三个零点（3p， 3z）数字补偿器和两个脉宽分辨率为 250 ps 的 DPWM 输出。该器件还包含一个 12 位、200ksps 通用 ADC，具有多达 15 个通道、定时器、中断控制以及 PMBus、SCI 和 SPI 等通信端口。该设备基于 32 位 ARM7 RISC CPU，可执行实时监控、配置外围设备和管理通信。CPU 从可编程闪存和 ROM 中执行其程序。

特性

对多达 4 个电压反馈环路进行数字控制
多达 8 个高分辨率数字脉宽调制（DPWM）输出，支持各种离线、隔离和非隔离 DC-DC 拓扑
- 250ps DPWM 脉宽分辨率
- 4ns DPWM 频率分辨率
- DPWM 输出之间的可调相移
- 每个 DPWM 对之间的可调死区
- 高电平有效或 -低 DPWM 极性
- 高达 2MHz 的 DPWM 开关频率
每个反馈回路专用的高速误差模数转换器（EADC），感应分辨率高达 1 mV
片上 10 位 D 和 A 转换器（DAC），用于设置 EADC 参考电压
专用硬件加速数字补偿器或控制律加速器（CLA）
- 三极、三零可配置补偿器
- 特性非线性数字控制
- 多个可编程系数寄存器，用于自适应数字补偿
高达 15 通道、12 位、200ksps 模数转换器（ADC）
多级故障保护
- 4 个高速模拟比较器
- 外部故障输入
- 12 位 ADC
可针对电压模式、平均电流模式和谐振模式进行配置
允许在多个 UCD3040、UCD3020 和 UCD3028 （UCD30xx）器件之间同步 DPWM 波形
可调节的 DPWM 脉冲宽度支持多相应用中的电流平衡。
高性能 31.25 MHz、32 位 ARM7 处理器
32 KB 程序闪存和 2 KB 数据闪存，带纠错码（ECC）
4 KB 数据 RAM
4 KB 引导 ROM
通信外围设备
- PMBus
- 串口
- SPI 系列
- JTAG （在 UCD3028 中不可用）
单电源解决方案：内部稳压器控制外部调整管元件
内部温度传感器
最多 5 个附加定时器
内置看门狗、BOD 和 POR
80 引脚 QFP （PFC）、64 引脚 QFN （RGC）、48 引脚 QFN （RGZ）和 40 引脚 QFN （RHA 和 RMH）封装产品
工作温度范围：–40°C 至 125°C
应用
- 隔离式 AC-DC 和 DC-DC 电源
- 功率因数校正
- 非隔离式 DC-DC 电源

参数

一、产品概述

?产品系列?：UCD30xx系列数字电源控制器
?型号?：UCD3040、UCD3028、UCD3020
?核心处理器?：基于32位ARM7 RISC CPU，运行频率为31.25 MHz
?应用领域?：适用于各种数字电源转换应用，包括AC-DC和DC-DC电源、功率因数校正（PFC）等

二、主要特性

?控制模式?：支持电压模式、平均电流模式和谐振模式
? 数字脉冲宽度调制（DPWM） ?：
- 高达四个电压反馈环路
- 高达八个高分辨率DPWM输出
- DPWM脉冲宽度分辨率达250 ps
- DPWM频率分辨率达4 ns，最高可达2 MHz
?通信接口?：
- PMBus接口，支持SMBus和I2C协议
- UART接口，支持SCI协议
- SPI接口
- JTAG接口（仅限UCD3040）
? 模拟-数字转换器（ADC） ?：
- 12位ADC，采样速率高达200 ksps
- 多达15个通道，用于监测电压、电流和温度等
?数字补偿器?：三极点三零点（3p/3z）数字补偿器，支持非线性控制
?保护和监控功能?：包括过压保护、过流保护、欠压锁定、热关断、看门狗定时器等

三、引脚配置与封装

?引脚数量?：
- UCD3040：80引脚QFP封装和64引脚QFN封装
- UCD3028：40引脚QFN封装（RHA和RMH）
- UCD3020：48引脚QFN封装（RGZ）和40引脚QFN封装（RHA和RMH）
?主要引脚功能?：
- ADC输入引脚：用于连接外部模拟信号进行监测
- DPWM输出引脚：用于驱动外部功率开关
- 故障输入引脚：用于接收外部故障信号
- 通信接口引脚：包括PMBus、UART、SPI和JTAG引脚

四、电气特性

?供电电压?：3.3V数字核心供电和模拟供电
?工作温度范围?：-40°C至125°C
?ADC性能?：
- 分辨率：12位
- 转换时间：4.625 μs
- 积分非线性（INL）：±4 LSB
- 微分非线性（DNL）：±2 LSB
?DPWM性能?：
- 分辨率：250 ps（脉冲宽度）和4 ns（频率）
- 同步输入/输出功能，支持多设备同步

五、功能描述

?数字控制环路?：每个FDPP（Fusion Digital Power Peripheral）包含一个误差ADC、数字补偿器和DPWM模块，实现高精度的数字电源控制
?非线性控制?：通过可编程的非线性增益表，实现更精确的控制效果
?故障保护和监控?：实时监测电源系统的各种参数，如电压、电流和温度，提供全面的故障保护功能
?灵活的通信接口?：支持PMBus、UART、SPI和JTAG等多种通信协议，方便与系统其他部分进行通信和控制