數字電源控制器UCD3138的逐周期保護功能說(shuō)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(fā)布。相比于上一代數字電源控制器UCD30xx，其在諸多方面有著(zhù)重要改進(jìn)，功能更加豐富，性能更加強大。本文基于一款采用硬開(kāi)關(guān)全橋(副邊采用全波整流)拓撲的開(kāi)關(guān)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(shí)測數據。在完成對上述功能理解的同時(shí)也可以清楚的了解到UCD3138的優(yōu)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(shí)現

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

1.1 逐周期功能實(shí)現描述

在UCD3138 芯片內部的每個(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CBC 模塊接收到觸發(fā)信號(FAULT)后，CBC 模塊會(huì )立即響應以限制當前DPWM A 和DPWM B 的占空比，這就實(shí)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A(yíng)D04 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(guò)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(guān)配置、AD04 與DPWM的關(guān)聯(lián)、cycle by cycle相關(guān)參數的配置等幾個(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

下面代碼完成了對模擬比較器閾值的設置，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(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，當電壓超過(guò)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;