数字电源控制器UCD3138 的Single Frame 和前馈功能说明

述。软件设计主要包含了Vref(DAC)值的配置、Kc 的配置和前馈功能的启用设置。

1）Vref(DAC)值的配置

如下函数实现了根据v_input_error 的大小对Vref(DAC)值的更新。v_input_error 为当前采集的输入电压与前一次采集到的输入电压的差值。该函数包含在一个状态机中，100us 执行一次，将连续执行300 次，以保证在使能前馈功能之前Vref(DAC)近似等于当前输入电压。

if(v_input_error > 10)

{

if(FeCtrl2Regs.EADCDAC.bit.DAC_VALUE > 3000) //can not lower than 35V;

{FeCtrl2Regs.EADCDAC.bit.DAC_VALUE = FeCtrl2Regs.EADCDAC.bit.DAC_VALUE - 1;}

}

else if(v_input_error -10)

{

if(FeCtrl2Regs.EADCDAC.bit.DAC_VALUE 14000) //can not higher than 80V;

{FeCtrl2Regs.EADCDAC.bit.DAC_VALUE = FeCtrl2Regs.EADCDAC.bit.DAC_VALUE + 1; }

}

如果误差很小，即输入电压已经稳定，则系统软件准备开启前馈功能并随后进入正常运行的状态机。

if ( abs(v_input_error) 10) //Vin error is small

{

supply_state = STATE_REGULATED;

Filter0Regs.FILTERCTRL.bit.OUTPUT_MULT_SEL =2;//Enable Feed Forward

}

2）Kc 值的配置

在输入电压稳定的情况下，如果Kc 直接配置到0.5 到0.7 的某个值，则此时启用前馈功能会影响正常环路的输出，造成输出电压出现跌落。如下图5 所示。

图5：Kc 启用不当造成输出有跌落

跌落的原因是因为此时环路的正常输出被突然乘以Gain=Kc=0.5~0.7，所以占空比会立即被限制，输出电压出现跌落。直到环路经过多个周期后再将占空比展开到正常大小，输出电压才恢复到正常值。

因此，在实际应用中需要将Kc 由1 慢慢减小到需求的值（在本文涉及的硬全桥软件中选择Kc 为0.7）。另，在实际设计中使用Filter2 实现非线性增益和Kc 的设置，因此软件配置如下。

Uint32 filter2_kc;

int filter2_kc_step = 0x200;

inline void handle_regulated_state(void)

{

filte r2_kc = Filter2Regs.FILTERPRESET.bit.PRESET_VALUE;// It is Kc

if(Filter2Regs.FILTERPRESET.bit.PRESET_VALUE > 0x5A0000)

{

Filter2Regs.FILTERPRESET.bit.PRESET_VALUE = filter2_kc - filter2_kc_step;

Filter2Regs.FILTERPRESET.bit.PRESET_EN = 1;

}

}

其中，handle_regulated_state 为软件状态机中的一个状态，每100us 执行一次。通过这样一个循环函数就可以保证Kc 是以步进的形式由1 配置到0.7（0x5A0000/0x7FFFFF=0.7），防止了输出电压出现跌落。

3）前馈功能的启用

经过上述完善的预先配置后，可以启用前馈功能，启用后KC 从1 慢慢开始减小。启动的设置是通过下面代码实现的。“OUTPUT_MULT_SEL”位用来选择与环路输出相乘的值，以决定最后的占空比。当设置为2时，将选择前馈的输出与环路输出相乘，即启动了前馈。

Filter0Regs.FILTERCTRL.bit.OUTPUT_MULT_SEL =2;

参考文献

UCD3138 datasheet, Texas Instruments Inc., 2011

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

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

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