數字電源控制器UCD3138的逐周期保護功能說明

摘要

UCD3138 是德州儀器(Texas Instruments)公司推出的最新一代數字電源控制器，于2012 年第一季度正式發布。相比于上一代數字電源控制器UCD30xx，其在諸多方面有著重要改進，功能更加豐富，性能更加強大。本文基于一款采用硬開關全橋(副邊采用全波整流)拓撲的開關電源，詳細介紹了UCD3138 的逐周期保護功能(cycle by cycle limitation)的硬件設計、軟件配置和實測數據。在完成對上述功能理解的同時也可以清楚的了解到UCD3138的優勢所在。本文的最后部分給出了參考文獻。

1、逐周期保護功能的設計與實現

逐周期(cycle by cycle)保護功能是UCD3138 相比于UCD30xx 的一個重要改進，旨在實現原邊側的逐周期保護，在有輸入電壓浪涌，輸出短路等場合可以實現快速響應與保護。

1.1 逐周期功能實現描述

在UCD3138 芯片內部的每個DPWM 模塊都有且只有一個cycle by cycle(CBC)硬件模塊，如下圖3 所示。當CBC 模塊接收到觸發信號(FAULT)后，CBC 模塊會立即響應以限制當前DPWM A 和DPWM B 的占空比，這就實現了cycle by cycle 保護功能。

圖 1：UCD3138 內部的CBC 模塊

1.2 逐周期功能的硬件設計

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

。該網絡處的電壓將通過模擬比較器傳輸到UCD3138 芯片內部。

圖 2：原邊電流檢測電路

1.3 逐周期保護功能的軟件設計

逐周期保護功能的軟件設計包含了模擬比較器AD04 的相關配置、AD04 與DPWM的關聯、cycle by cycle相關參數的配置等幾個重要部分，下文將一一進行闡述。

1) 模擬比較器AD04 的配置

下面代碼完成了對模擬比較器閾值的設置，即觸發CBC 的電壓點。“ACOMP_D_THRESH”的分辨率為19.5mv，閾值電壓設置為30(585mv)。在選定外部電阻(R17，R117)后，可微調該參數，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的關聯

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

FaultMuxRegs.DPWM0CLIM.bit.ACOMP_D_EN = 1;

FaultMuxRegs.DPWM1CLIM.bit.ACOMP_D_EN = 1;

3)Blanking time 的設置

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

Dpwm0Regs.DPWMBLKABEG.bit.BLANK_A_BEGIN=0;

Dpwm0Regs.DPWMBLKAEND.bit.BLANK_A_END =25;