摘要

基于UCD92xx的非隔離數(shù)字電源系統(tǒng)由控制芯片和功率級(jí)芯片構(gòu)成。功率級(jí)芯片由Mosfet驅(qū)動(dòng)和功率Mosfet組成，包括獨(dú)立的Mosfet驅(qū)動(dòng)（如UCD7232），或者集成Mosfet的功率級(jí)芯片（如UCD7242和UCD74120等）。通過與UCD92xx配套使用的在線工具FusionDigitalPowerDesigner可以在線調(diào)節(jié)反饋環(huán)路，提高環(huán)路調(diào)節(jié)的效率。本文在一款基于UCD9224和UCD74120的數(shù)字電源板上演示如何在線調(diào)節(jié)環(huán)路。

1、引言

設(shè)計(jì)一款基于UCD92xx的非隔離數(shù)字電源，需要首先選擇合適的控制芯片和功率級(jí)芯片。當(dāng)功率級(jí)芯片選用UCD74120時(shí)，因其內(nèi)部集成了驅(qū)動(dòng)器和BUCK上下管，外圍只需增加電感和輸出電容即可。然后可以使用在線軟件工具對(duì)整個(gè)電源系統(tǒng)進(jìn)行配置和調(diào)節(jié)。

1.1數(shù)字電源控制器UCD92xx

UCD92xx是內(nèi)部集成ARM7核的非隔離數(shù)字電源控制器，可以靈活的配置為多路或多相模式，以UCD9224為例，可以配置其為雙路輸出或單路四相并聯(lián)輸出等。圖1是UCD9224的內(nèi)部框圖，關(guān)鍵模塊包括：

●FusionPowerPeripheral：包含輸出電壓誤差的采集，環(huán)路補(bǔ)償及DPWM的輸出等；

●ADC采樣模塊：包含10個(gè)ADC接口，用來對(duì)外部信息（如溫度，電流）和內(nèi)部信息（溫度）進(jìn)行采集；

●AnalogComparators模塊：包含三個(gè)模擬比較器，用來完成對(duì)過流等故障的快速保護(hù)；

●ARM-7模塊：包含ARM-7核，F(xiàn)lash和晶振等；

●PMBUS模塊：通訊接口，用來與上位機(jī)進(jìn)行通信；

●其它：包括SRE控制等模塊，用來控制BUCK運(yùn)行于同步整流還是非同步整流模式；

圖1：UCD9224內(nèi)部框圖圖2：UCD74120內(nèi)部框圖

1.2功率級(jí)芯片UCD74120

UCD74120是一款集成了驅(qū)動(dòng)器和BUCK上下管的功率級(jí)芯片，最大輸出電流為25A，內(nèi)部框圖如圖2。該芯片同時(shí)具有電流檢測(cè)及上報(bào)（給UCD92xx）功能，過流保護(hù)（輸出電流的過流保護(hù)和BUCK上管過流保護(hù)），欠壓保護(hù)，過溫保護(hù)及故障上報(bào)功能（通過FLT管腳）等。

1.3在線調(diào)試軟件FusionDigitalPowerDesigner

TI提供與UCD92xx配套的在線工具集：FusionDigitalPowerDesigner，包括offline模式和online模式。Offline模式用來離線配置，而online模式可以在線對(duì)UCD92xx配置和監(jiān)控。本文涉及的在線環(huán)路調(diào)節(jié)是使用online模式軟件。圖3，4，5，6顯示的即為該軟件工具的四個(gè)主要功能模塊。

●配置：如圖3，實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出電壓幅值及過壓點(diǎn)/欠壓點(diǎn)，上電/下電斜率，輸出過流點(diǎn)等的配置；

●設(shè)計(jì)：如圖4，由客戶選定主要功率器件及外圍元件參數(shù)，再由FusionDigitalPowerDesigner實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)字電源環(huán)路的配置及模擬仿真；

●監(jiān)控：如圖5，在線對(duì)輸出電流/電壓，輸入電壓等的實(shí)時(shí)監(jiān)控；

●狀態(tài)：如圖6，記錄數(shù)字電源的各種故障，如過壓，過流，欠壓等，便于故障定位。

圖3：在線工具的配置界面圖4：在線工具的設(shè)計(jì)界面

圖5：在線工具的監(jiān)控界面圖6：在線工具的狀態(tài)界面