關(guān)于數(shù)字電源，不同公司有不同的定義，不同客戶對(duì)數(shù)字電源性能的要求也不同。而自從德州儀器（TI）收購(gòu)美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體（NS）后，不管你是如何定義數(shù)字電源，不管你在乎的是數(shù)字電源的哪一部分，TI都能提供相應(yīng)的解決方案。TI的數(shù)字電源產(chǎn)品也有不同的分類，如非隔離式與隔離式、半數(shù)字（核心是模擬的而接口為數(shù)字的）以及全數(shù)字解決方案。

    UCD3138是一款被TI寄予厚望新一代隔離式電源數(shù)字控制器，TI期望它可以改變整個(gè)數(shù)字電源的前景。近日，在TI龍年的首場(chǎng)發(fā)布會(huì)上，TI高性能隔離式電源產(chǎn)品線經(jīng)理Brian McCarthy以及TI電源管理產(chǎn)品業(yè)務(wù)發(fā)展經(jīng)理程文濤先生在介紹UCD3138優(yōu)勢(shì)的同時(shí)也談到了從模擬電源轉(zhuǎn)為數(shù)字電源的原因和挑戰(zhàn)。

圖1TI高性能隔離式電源產(chǎn)品線經(jīng)理Brian McCarthy

    Brian說(shuō)：“以前可能有人認(rèn)為輕負(fù)載效率是從模擬電源轉(zhuǎn)為數(shù)字電源的重要原因，而人們逐漸發(fā)現(xiàn)其實(shí)集成度和整體方案的成本才是最重要的因素。這在服務(wù)器和電信領(lǐng)域體現(xiàn)的特別明顯。例如，在服務(wù)器中有功率計(jì)量的要求，如果用模擬方案需要很多器件，而類似UCD3138這樣的數(shù)字電源方案本身就直接支持該功能；在測(cè)量PF值、THD值時(shí)數(shù)字電源也具有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。”

    目前，越來(lái)越智能的電信產(chǎn)品對(duì)電源精度要求越來(lái)越高，新興國(guó)家特別是中國(guó)的電信市場(chǎng)（如服務(wù)器）迅速增長(zhǎng)，UCD3138也就應(yīng)運(yùn)而生了。Brian表示：“TI絕大多數(shù)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手還在做非隔離的電源解決方案，而UCD3138是首款針對(duì)AC/DC 及隔離式DC/DC 電源優(yōu)化的高集成度、可編程數(shù)字電源控制器。模擬電源高速的處理能力是數(shù)字電源無(wú)法比擬的，而人們又希望從數(shù)字電源獲得靈活性。可見(jiàn)，軟件的可編程性與高速信號(hào)處理是相互矛盾的，因此TI設(shè)計(jì)了將環(huán)路控制/輕負(fù)載管理與監(jiān)控以及通信分離的特定硬件架構(gòu)（如圖2所示），只要給針對(duì)環(huán)路控制的可配置狀態(tài)機(jī)設(shè)置相關(guān)參數(shù)就可以讓控制器直接從硬件實(shí)現(xiàn)相關(guān)功能，實(shí)現(xiàn)了高速的處理能力，且不必占用微處理器的資源，能明顯減少功耗。”

圖2 UCD3138將環(huán)路控制／輕負(fù)載管理與監(jiān)控以及通信分離的特定硬件架構(gòu)

    UCD3138為隔離式設(shè)計(jì)帶來(lái)的靈活性與高性能還體現(xiàn)在：能在多個(gè)平臺(tái)上重復(fù)使用硬件設(shè)計(jì)；通過(guò)調(diào)節(jié)參數(shù)能夠針對(duì)每項(xiàng)應(yīng)用優(yōu)化性能與控制；結(jié)合了強(qiáng)大的32 bit微處理器、高速高精度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器、多個(gè)可編程硬件控制環(huán)路以及不同的通信引擎。

    從模擬電源轉(zhuǎn)為數(shù)字電源的另一大挑戰(zhàn)是：全模擬方案已經(jīng)使用很長(zhǎng)一段時(shí)間，而且也很成熟了，一些資深的模擬工程師并不太熟悉編程，如何讓他們共享UCD3138帶來(lái)的好處呢？答案是GUI。Brian高興地表示：“TI提供的Fusion Digital Power Designer 圖形用戶界面(GUI) 軟件工具可高度靈活地配置重要的電源參數(shù)，提供遙測(cè)、日志以及通信功能。此外，TI還為設(shè)計(jì)人員提供了數(shù)款數(shù)字電源開(kāi)發(fā)工具，包括功能豐富的全電壓評(píng)估板、開(kāi)發(fā)套件、參考設(shè)計(jì)、應(yīng)用固件源代碼、編程人員手冊(cè)以及 Code Composer Studio軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境等。這些都使得從模擬電源到數(shù)字電源的轉(zhuǎn)變更加快速、方便。”

    UCD3138 的其他主要特性與優(yōu)勢(shì)有：提升峰值及輕負(fù)載效率，該器件具有許多可提高效率的控制功能，包括同步FET 軟開(kāi)關(guān)控制、動(dòng)態(tài)相位切換、動(dòng)態(tài)頻率調(diào)整以及動(dòng)態(tài)模式開(kāi)關(guān)等；支持所有隔離式電源拓?fù)洌�該控制器支持單相位、雙相位交錯(cuò)式或無(wú)橋功率因數(shù)校正、硬開(kāi)關(guān)全橋、相移全橋、共振LLC 以及其他拓?fù)洌患�成所有基本保護(hù)特性，該器件可實(shí)施峰值電流模式控制、逐周期峰值電流限制、高速輸入電壓前反饋以及過(guò)壓、過(guò)流及過(guò)溫保護(hù)等。

    Brain還以一個(gè)PMBus智能端對(duì)端系統(tǒng)電源管理方案為例（如圖3所示），向記者展示了TI不同電源產(chǎn)品在其中的應(yīng)用。其中，LM5066是NS帶來(lái)的優(yōu)秀產(chǎn)品，彌補(bǔ)了之前TI在這方面的技術(shù)。UCC2752x系列是TI最新推出的針對(duì)電信及服務(wù)器電源推出業(yè)界速度最快的4A和5A雙輸出MOSFET 驅(qū)動(dòng)器。Brain強(qiáng)調(diào)：“TI的產(chǎn)品從MOS管到偏置電源再到驅(qū)動(dòng)器、控制器等，是開(kāi)關(guān)電源一站式的服務(wù)商，能夠提供完整的電源解決方案。選擇TI，客戶就只需要選擇一種工具、一套GUI。UCD3138及其后續(xù)產(chǎn)品將越來(lái)越多地被設(shè)計(jì)者們采用，希望它們能徹底改變數(shù)字電源的前景。”

圖3 PMBus智能端對(duì)端系統(tǒng)電源管理方案<