關于數(shù)字電源，不同公司有不同的定義，不同客戶對數(shù)字電源性能的要求也不同。而自從德州儀器（TI）收購美國國家半導體（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都能提供相應的解決方案。TI的數(shù)字電源產品也有不同的分類，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數(shù)字電源的前景。近日，在TI龍年的首場發(fā)布會上，TI高性能隔離式電源產品線經(jīng)理Brian McCarthy以及TI電源管理產品業(yè)務發(fā)展經(jīng)理程文濤先生在介紹UCD3138優(yōu)勢的同時也談到了從模擬電源轉為數(shù)字電源的原因和挑戰(zhàn)。

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

    Brian說：“以前可能有人認為輕負載效率是從模擬電源轉為數(shù)字電源的重要原因，而人們逐漸發(fā)現(xiàn)其實集成度和整體方案的成本才是最重要的因素。這在服務器和電信領域體現(xiàn)的特別明顯。例如，在服務器中有功率計量的要求，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；在測量PF值、THD值時數(shù)字電源也具有絕對優(yōu)勢。”

    目前，越來越智能的電信產品對電源精度要求越來越高，新興國家特別是中國的電信市場（如服務器）迅速增長，UCD3138也就應運而生了。Brian表示：“TI絕大多數(shù)競爭對手還在做非隔離的電源解決方案，而UCD3138是首款針對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)字電源無法比擬的，而人們又希望從數(shù)字電源獲得靈活性?？梢?，軟件的可編程性與高速信號處理是相互矛盾的，因此TI設計了將環(huán)路控制/輕負載管理與監(jiān)控以及通信分離的特定硬件架構（如圖2所示），只要給針對環(huán)路控制的可配置狀態(tài)機設置相關參數(shù)就可以讓控制器直接從硬件實現(xiàn)相關功能，實現(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／輕負載管理與監(jiān)控以及通信分離的特定硬件架構

    UCD3138為隔離式設計帶來的靈活性與高性能還體現(xiàn)在：能在多個平臺上重復使用硬件設計；通過調節(jié)參數(shù)能夠針對每項應用優(yōu)化性能與控制；結合了強大的32 bit微處理器、高速高精度數(shù)據(jù)轉換器、多個可編程硬件控制環(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)使用很長一段時間，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、日志以及通信功能。此外，TI還為設計人員提供了數(shù)款數(shù)字電源開發(fā)工具，包括功能豐富的全電壓評估板、開發(fā)套件、參考設計、應用固件源代碼、編程人員手冊以及 Code Composer Studio軟件開發(fā)環(huán)境等。這些都使得從模擬電源到數(shù)字電源的轉變更加快速、方便。”

    UCD3138 的其他主要特性與優(yōu)勢有：提升峰值及輕負載效率，該器件具有許多可提高效率的控制功能，包括同步FET 軟開關控制、動態(tài)相位切換、動態(tài)頻率調整以及動態(tài)模式開關等；支持所有隔離式電源拓撲，該控制器支持單相位、雙相位交錯式或無橋功率因數(shù)校正、硬開關全橋、相移全橋、共振LLC 以及其他拓撲；集成所有基本保護特性，該器件可實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壓、過流及過溫保護等。

     Brain還以一個PMBus智能端對端系統(tǒng)電源管理方案為例（如圖3所示），向記者展示了TI不同電源產品在其中的應用。其中，LM5066是NS帶來的優(yōu)秀產品，彌補了之前TI在這方面的技術。UCC2752x系列是TI最新推出的針對電信及服務器電源推出業(yè)界速度最快的4A和5A雙輸出MOSFET 驅動器。Brain強調：“TI的產品從MOS管到偏置電源再到驅動器、控制器等，是開關電源一站式的服務商，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)產品將越來越多地被設計者們采用，希望它們能徹底改變數(shù)字電源的前景。”

圖3 PMBus智能端對端系統(tǒng)電源管理方案