数字电源电流控制摘要
UCD3138是数字德州仪器（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。电源电流相比于上一代数字电源控制器UCD30xx，控制其在诸多方面有着重要改进，数字功能更加丰富，电源电流性能更加强大。控制本文基于一款采用硬开关全桥（副边采用全波整流）拓扑的数字开关电源，详细介绍了UCD3138的电源电流逐周期保护功能（cycle by cycle limitation）的硬件设计、软件配置和实测数据。控制在完成对上述功能理解的数字同时也可以清楚地了解到UCD3138的优势所在。本文的电源电流最后部分给出了参考文献。
1、控制逐周期保护功能的数字设计与实现
逐周期（cycle by cycle）保护功能是UCD3138相比于UCD30xx的一个重要改进，旨在实现原边侧的电源电流逐周期保护，在有输入电压浪涌，控制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。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。
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。
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;
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。
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。
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
输入电压浪涌、输出短路等问题的有效建议和应对措施：
1、合理设计电源的输入端和输出端保护电路，以防止电压浪涌和过电流问题。
2、使用可靠的过流保护装置，及时触发保护措施，避免损坏电源和相关设备。
3、使用专业的电源管理芯片，如UCD3138，可以实现逐周期保护功能，快速响应和保护系统。
4、定期进行系统的电压和电流监测，及时发现异常情况并采取相应措施。
5、参考相关文献和资料，了解数字电源控制技术的最新发展和应用，以不断提升系统的稳定性和可靠性。