当前位置:首页 > 电源 > 数字电源
[导读]摘要UCD3138 是德州仪器(Texas Instruments)公司推出的最新一代数字电源控制器,于2012 年第一季度正式发布。相比于上一代数字电源控制器UCD30xx,其在诸多方面有着重要改进

摘要

UCD3138 是德州仪器(Texas Instruments)公司推出的最新一代数字电源控制器,于2012 年第一季度正式发布。相比于上一代数字电源控制器UCD30xx,其在诸多方面有着重要改进,功能更加丰富,性能更加强大。本文基于一款采用硬开关全桥(副边采用全波整流)拓扑的开关电源,详细介绍了UCD3138 的逐周期保护功能(cycle by cycle limitation)的硬件设计、软件配置和实测数据。在完成对上述功能理解的同时也可以清楚的了解到UCD3138的优势所在。本文的最后部分给出了参考文献。

1、逐周期保护功能的设计与实现

逐周期(cycle by cycle)保护功能是UCD3138 相比于UCD30xx 的一个重要改进,旨在实现原边侧的逐周期保护,在有输入电压浪涌,输出短路等场合可以实现快速响应与保护。

1.1 逐周期功能实现描述

在UCD3138 芯片内部的每个DPWM 模块都有且只有一个cycle by cycle(CBC)硬件模块,如下图3 所示。当CBC 模块接收到触发信号(FAULT)后,CBC 模块会立即响应以限制当前DPWM A 和DPWM B 的占空比,这就实现了cycle by cycle 保护功能。

 

 

图 1:UCD3138 内部的CBC 模块

1.2 逐周期功能的硬件设计

如下图2 所示,该电路为原边电流检测电路。借助电流互感器(匝比为100:1),在AD04 网络处得到的电压反映了原边电流的大小,其关系式为:

。该网络处的电压将通过模拟比较器传输到UCD3138 芯片内部。

 

 

 

图 2:原边电流检测电路

1.3 逐周期保护功能的软件设计

逐周期保护功能的软件设计包含了模拟比较器AD04 的相关配置、AD04 与DPWM的关联、cycle by cycle相关参数的配置等几个重要部分,下文将一一进行阐述。

1) 模拟比较器AD04 的配置

下面代码完成了对模拟比较器阈值的设置,即触发CBC 的电压点。“ACOMP_D_THRESH”的分辨率为19.5mv,阈值电压设置为30(585mv)。在选定外部电阻(R17,R117)后,可微调该参数,以期得到合适阈值电压。

FaultMuxRegs.ACOMPCTRL1.bit.ACOMP_D_THRESH = 30;

2) 模拟比较器AD04 与DPWM的关联

下面代码完成了AD04(即代码中的比较器D)与DPWM0 和DPWM1 的关联。即,当电压超过AD04 阈值电压后,DPWM0 和DPWM1 的占空比会被限制。

FaultMuxRegs.DPWM0CLIM.bit.ACOMP_D_EN = 1;

FaultMuxRegs.DPWM1CLIM.bit.ACOMP_D_EN = 1;

3)Blanking time 的设置

下面代码设置了Blanking time。“BLANK_A_END”位的分辨率为4ns,因此该代码设置了Blanking time的值为100ns。

Dpwm0Regs.DPWMBLKABEG.bit.BLANK_A_BEGIN=0;

Dpwm0Regs.DPWMBLKAEND.bit.BLANK_A_END =25;[!--empirenews.page--]

4)连续触发CBC 个数的设置

下面代码的含义是需要连续触发20 次CBC 后系统才会做出响应,可以是关机或不动作(具体响应机制需要在另一代码中设置)。

Dpwm0Regs.DPWMFLTCTRL.bit.CBC_MAX_COUNT = 20;

5)CBC 使能

下面代码为使能CBC 的关键代码。当与之关联的DPWM配置为Normal Mode 时,设置下面标志位为1,便使能了CBC 功能。

Dpwm0Regs.DPWMCTRL0.bit.CBC_ADV_CNT_EN = 1;

Dpwm0Regs.DPWMCTRL0.bit.CBC_PWM_AB_EN = 1;

6)连续触发CBC 后的响应

下面代码完成当连续触发20 次CBC 后系统的响应。当设置为1,则系统的响应是关闭驱动,同时软件状态机跳转到Idle 模式。

Dpwm0Regs.DPWMFLTCTRL.bit.CBC_FAULT_EN = 1;

1.4 逐周期保护功能的实测波形

测试逐周期保护功能时,需要将副边过流保护暂时屏蔽。同时,为充分观察CBC 的效果,设置触发CBC 的响应动作为不关闭驱动,系统正常发波运行。当给系统加载到20A 并触发CBC 后,由于系统不关闭驱动,全桥原边占空比会逐渐被限制,直到变为最小占空比。

实测波形见下图3。由于触发CBC 后占空比会被限制缩小而不关机,因此输出电压会被逐渐拉低。当输出电压稳定后,占空比即被限制到了最小。最小占空比的宽度主要由Blanking time(100ns)和硬件比较器的响应时间(50ns)决定。

 

 

图 3:触发CBC 后,占空比被限制

2、参考文献

1. UCD3138 datasheet, Texas Instruments Inc., 2011

2. UCD31xx Central Interrupt Module (CIM) Programmer's Manual, Texas Instruments Inc., 2011

3. UCD31xx Fusion Digital Power Peripherals Programmer’s Manual, Texas Instruments Inc., 2011

4. UCD31xx Miscellaneous Analog Control _MAC_, Texas Instruments Inc., 2011

本站声明: 本文章由作者或相关机构授权发布,目的在于传递更多信息,并不代表本站赞同其观点,本站亦不保证或承诺内容真实性等。需要转载请联系该专栏作者,如若文章内容侵犯您的权益,请及时联系本站删除。
换一批
延伸阅读

LED驱动电源的输入包括高压工频交流(即市电)、低压直流、高压直流、低压高频交流(如电子变压器的输出)等。

关键字: 驱动电源

在工业自动化蓬勃发展的当下,工业电机作为核心动力设备,其驱动电源的性能直接关系到整个系统的稳定性和可靠性。其中,反电动势抑制与过流保护是驱动电源设计中至关重要的两个环节,集成化方案的设计成为提升电机驱动性能的关键。

关键字: 工业电机 驱动电源

LED 驱动电源作为 LED 照明系统的 “心脏”,其稳定性直接决定了整个照明设备的使用寿命。然而,在实际应用中,LED 驱动电源易损坏的问题却十分常见,不仅增加了维护成本,还影响了用户体验。要解决这一问题,需从设计、生...

关键字: 驱动电源 照明系统 散热

根据LED驱动电源的公式,电感内电流波动大小和电感值成反比,输出纹波和输出电容值成反比。所以加大电感值和输出电容值可以减小纹波。

关键字: LED 设计 驱动电源

电动汽车(EV)作为新能源汽车的重要代表,正逐渐成为全球汽车产业的重要发展方向。电动汽车的核心技术之一是电机驱动控制系统,而绝缘栅双极型晶体管(IGBT)作为电机驱动系统中的关键元件,其性能直接影响到电动汽车的动力性能和...

关键字: 电动汽车 新能源 驱动电源

在现代城市建设中,街道及停车场照明作为基础设施的重要组成部分,其质量和效率直接关系到城市的公共安全、居民生活质量和能源利用效率。随着科技的进步,高亮度白光发光二极管(LED)因其独特的优势逐渐取代传统光源,成为大功率区域...

关键字: 发光二极管 驱动电源 LED

LED通用照明设计工程师会遇到许多挑战,如功率密度、功率因数校正(PFC)、空间受限和可靠性等。

关键字: LED 驱动电源 功率因数校正

在LED照明技术日益普及的今天,LED驱动电源的电磁干扰(EMI)问题成为了一个不可忽视的挑战。电磁干扰不仅会影响LED灯具的正常工作,还可能对周围电子设备造成不利影响,甚至引发系统故障。因此,采取有效的硬件措施来解决L...

关键字: LED照明技术 电磁干扰 驱动电源

开关电源具有效率高的特性,而且开关电源的变压器体积比串联稳压型电源的要小得多,电源电路比较整洁,整机重量也有所下降,所以,现在的LED驱动电源

关键字: LED 驱动电源 开关电源

LED驱动电源是把电源供应转换为特定的电压电流以驱动LED发光的电压转换器,通常情况下:LED驱动电源的输入包括高压工频交流(即市电)、低压直流、高压直流、低压高频交流(如电子变压器的输出)等。

关键字: LED 隧道灯 驱动电源
关闭