TI期待用UCD3138改变数字电源的前景

    关于数字电源，不同公司有不同的定义，不同客户对数字电源性能的要求也不同。而自从德州仪器（TI）收购美国国家半导体（NS）后，不管你是如何定义数字电源，不管你在乎的是数字电源的哪一部分，TI都能提供相应的解决方案。TI的数字电源产品也有不同的分类，如非隔离式与隔离式、半数字（核心是模拟的而接口为数字的）以及全数字解决方案。

    UCD3138是一款被TI寄予厚望新一代隔离式电源数字控制器，TI期望它可以改变整个数字电源的前景。近日，在TI龙年的首场发布会上，TI高性能隔离式电源产品线经理Brian McCarthy以及TI电源管理产品业务发展经理程文涛先生在介绍UCD3138优势的同时也谈到了从模拟电源转为数字电源的原因和挑战。

图1TI高性能隔离式电源产品线经理Brian McCarthy

    Brian说：“以前可能有人认为轻负载效率是从模拟电源转为数字电源的重要原因，而人们逐渐发现其实集成度和整体方案的成本才是最重要的因素。这在服务器和电信领域体现的特别明显。例如，在服务器中有功率计量的要求，如果用模拟方案需要很多器件，而类似UCD3138这样的数字电源方案本身就直接支持该功能；在测量PF值、THD值时数字电源也具有绝对优势。”

    目前，越来越智能的电信产品对电源精度要求越来越高，新兴国家特别是中国的电信市场（如服务器）迅速增长，UCD3138也就应运而生了。Brian表示：“TI绝大多数竞争对手还在做非隔离的电源解决方案，而UCD3138是首款针对AC/DC 及隔离式DC/DC 电源优化的高集成度、可编程数字电源控制器。模拟电源高速的处理能力是数字电源无法比拟的，而人们又希望从数字电源获得灵活性。可见，软件的可编程性与高速信号处理是相互矛盾的，因此TI设计了将环路控制/轻负载管理与监控以及通信分离的特定硬件架构（如图2所示），只要给针对环路控制的可配置状态机设置相关参数就可以让控制器直接从硬件实现相关功能，实现了高速的处理能力，且不必占用微处理器的资源，能明显减少功耗。”

图2 UCD3138将环路控制／轻负载管理与监控以及通信分离的特定硬件架构

    UCD3138为隔离式设计带来的灵活性与高性能还体现在：能在多个平台上重复使用硬件设计；通过调节参数能够针对每项应用优化性能与控制；结合了强大的32 bit微处理器、高速高精度数据转换器、多个可编程硬件控制环路以及不同的通信引擎。

    从模拟电源转为数字电源的另一大挑战是：全模拟方案已经使用很长一段时间，而且也很成熟了，一些资深的模拟工程师并不太熟悉编程，如何让他们共享UCD3138带来的好处呢？答案是GUI。Brian高兴地表示：“TI提供的Fusion Digital Power Designer 图形用户界面(GUI) 软件工具可高度灵活地配置重要的电源参数，提供遥测、日志以及通信功能。此外，TI还为设计人员提供了数款数字电源开发工具，包括功能丰富的全电压评估板、开发套件、参考设计、应用固件源代码、编程人员手册以及 Code Composer Studio软件开发环境等。这些都使得从模拟电源到数字电源的转变更加快速、方便。”

    UCD3138 的其他主要特性与优势有：提升峰值及轻负载效率，该器件具有许多可提高效率的控制功能，包括同步FET 软开关控制、动态相位切换、动态频率调整以及动态模式开关等；支持所有隔离式电源拓扑，该控制器支持单相位、双相位交错式或无桥功率因数校正、硬开关全桥、相移全桥、共振LLC 以及其他拓扑；集成所有基本保护特性，该器件可实施峰值电流模式控制、逐周期峰值电流限制、高速输入电压前反馈以及过压、过流及过温保护等。

    Brain还以一个PMBus智能端对端系统电源管理方案为例（如图3所示），向记者展示了TI不同电源产品在其中的应用。其中，LM5066是NS带来的优秀产品，弥补了之前TI在这方面的技术。UCC2752x系列是TI最新推出的针对电信及服务器电源推出业界速度最快的4A和5A双输出MOSFET 驱动器。Brain强调：“TI的产品从MOS管到偏置电源再到驱动器、控制器等，是开关电源一站式的服务商，能够提供完整的电源解决方案。选择TI，客户就只需要选择一种工具、一套GUI。UCD3138及其后续产品将越来越多地被设计者们采用，希望它们能彻底改变数字电源的前景。”

图3 PMBus智能端对端系统电源管理方案<