デジタル電源

各種電源トポロジを使用して設計を行い、各種性能規格を上回ると同時に、より少ない開発リソースで電源仕様を満たすことができます。

電源のニーズに対応できるフレキシビリティ、効率、統合

ソーラー インバータ、EV 充電、再生可能エネルギー ストレージ、サーバーとテレコム向け電源を設計する際に、電力変換は中心的な位置にあります。そのため、高度な制御方式と、マルチフェーズ、トーテムポール力率補正 (PFC)、双方向 DC/DC、反転 DC/DC などの複雑なトポロジが必要です。TI は、使いやすく構成可能なデジタル電源コントローラを幅広く取り揃えています。これらの製品は、クラス最善のループ レイテンシ (待ち時間)、電力密度の向上、精度と効率の向上を通じて、電源設計の性能とコストの最適化に役立ちます。

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デジタル AC/DC と DC/DC の各コントローラ

ファームウェアと固定機能のシンプルな使用法を実現するために、32 ~ 128KB のフラッシュ メモリ オプションを取り揃えた TI のソフトウェア プログラマブル AC/DC と DC/DC の各コントローラを活用することができます。

C2000 リアルタイム マイコン (MCU)

ソフトウェア レベルでのフレキシビリティを確保した TI のプラットフォームは、最大 1.5MB のフラッシュ メモリや、800MIPS 以上の DSP (デジタル信号プロセッサ) 処理能力を搭載し、サイバーセキュリティなどの機能を統合しているほか、シンプルな電源トポロジから高度な電源トポロジに至る製品を取り揃えています。

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TI のデジタル電源コントローラの特長

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包括的なアナログ統合

専用の電源ペリフェラル、フィードバック、高分解能 PWM 制御を通じて、動作周波数の高速化と部品の小型化を達成し、制御ループの高速化と電力密度の向上を実現します。

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フレキシブルな電源トポロジ

位相、周期、デューティ サイクルに関する高分解能の制御を通じて、トポロジにかかわりなく、高精度の波形制御が可能。TI の各種コントローラは、PFC、AC/DC、絶縁型 DC/DC の各電源向けに簡単にプログラム (設定) 可能。

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使いやすさ

TI の Fusion Digital Power™ GUI と Fusion Express API を使用して開発を迅速化し、Code Composer Studio™ ソフトウェアを活用して独自のコード開発、コードのデバッグ、フラッシュ書き込みを実行することが可能。

電源のトレンド

高効率デジタル電源コントローラ

TI のデジタル電源コントローラは、専用のハードウェア ペリフェラルを取り揃え、よりシンプルなファームウェア開発を実現する方法で、電力密度と効率を最大化するとともに、多くの電源トポロジを実装できるフレキシビリティを実現できます。  電源アプリケーション向けに開発および最適化された TI の各種デジタル電源コントローラは、帯域幅、レイテンシ、過渡応答の制限がないため、ハウスキーピング (維持管理) やマルチタスクに費やす MIPS (処理能力) を節約できます。デュアル メモリ バンク アーキテクチャを採用しているため、ダウンタイムなしでファームウェアをシームレスに更新できます。制御方式には非線形、ZVS:ゼロ電圧スイッチング (共振または PWM) を使用できます。アナログ モジュールのデッドタイム補正を通じて平均効率を高め、堅牢な障害保護機能を実現することができます。 

アプリケーション・ノート
Using UCD7138 and UCD3138A for Advanced Synchronous Rectification Control (Rev. B)
UCD7138 ゲート ドライバと UCD3138A 高集積デジタル コントローラは、同期整流器のターンオン エッジとターンオフ エッジを最適化します。この組み合わせにより、高出力、高効率電源のデッドタイムが最適化されます。
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アプリケーション・ノート
PFC THD Reduction and Efficiency Improvement by ZVS or Valley Switching
寄生容量が関係する共振は、PFC の電流性能に悪影響を及ぼす可能性があります。TI のデジタル パワー コントローラを使用すると、ゼロ電圧またはバレー スイッチング条件を予測し、歪みの最小化と効率の向上を実現できます。
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電力密度 に関する主な製品
UCD3138A アクティブ UCD3138A 高集積デジタル・コントローラ、絶縁電源用
UCD3138064A アクティブ 高集積デジタル・コントローラ、絶縁電源用
TMS320F280037C アクティブ C2000™ 32 ビット・マイコン、120MHz、256KB フラッシュ、FPU (浮動小数点演算ユニット)、CLA (制御補償器アクセラレータ) 搭載 TMU (三角関数算術演算ユニット)、CLB

低 EMI (電磁干渉) のデジタル電源コントローラ

TI の各種デジタル電源コントローラを採用すると、ゼロ電圧スイッチング、周波数ディザリング、リアクティブ電流補正を活用する電源を実装し、十分なマージンを確保して重要な規格に準拠する EMI 特性を実現することができます。また、TI のデジタル電源コントローラは、ノイズ、干渉、相互作用の影響を受けにくくなっています。

Analog Design Journal
Increase power factor by digitally compensating PFC EMI-capacitor reactive curre
ライン電圧が高く、軽負荷の状況では、EMI (電磁干渉) フィルタは PF (力率) に影響を及ぼします。新しい手法は、ハードウェアを変更せずに AC のゼロクロス時に電流リファレンスの再整形を行い、PF と THD (全高調波歪み) を改善する方法を示しています。
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アプリケーション・ノート
UCD3138 Family - Practical Design Guideline (Rev. B)
UCD3138 ファミリ製品など、いくつかのデジタル コントローラは、複数のグランド ピンとバイアス電源ピンを採用しています。干渉を低減するには、適切なグランド接続手法を使用する必要があります。
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低 EMI に関する主な製品
UCD3138A アクティブ UCD3138A 高集積デジタル・コントローラ、絶縁電源用
UCD3138064A アクティブ 高集積デジタル・コントローラ、絶縁電源用
UCD3138128A アクティブ 絶縁電源向け、高集積デジタル・コントローラ

技術リソース

その他の技術資料
その他の技術資料
Maximize density, power, and reliability with TI GaN and C2000™ real-time MCUs
このプレゼンテーションでは、GaN と C2000 マイコンを使用し、効率的な電力変換と高速制御を実現する方法を提示します。
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ビデオ・シリーズ
ビデオ・シリーズ
デジタル電源コントローラの概要 (Introduction to digital power controllers:https://www-sat.itg.ti.com/video/series/introduction-to-digital-power-controllers.html)
この紹介シリーズでは、TI のデジタル コントローラをアナログとデジタルの分野で使用する方法を紹介します。アーキテクチャやツールの概要と、デジタル電源コントローラのプログラム (設定) 方法を参照できます。  
アプリケーション・ノート
アプリケーション・ノート
Fusion Digital Power Studio for UCD3138 Isolated Power Applications (Rev. C)
このユーザー ガイドでは、以下の点を説明します。Fusion Digital Power™ Studio の機能。デジタル電源コントローラ ファミリである UCD3xxx をベースとする電源ソリューションの評価と開発をサポートするデバイス GUI。
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主なアプリケーションの概要

パワー デリバリ
フレキシブルなデジタル電源ソリューションを採用すると、通信整流器やサーバー電源の各アプリケーションで電源ソリューションを最適化可能
ソーラー
TI の各種デジタル制御ソリューションを採用すると、持続可能な環境に適した開発を迅速化可能
電動自転車
さまざまな電源トポロジ向けに最適化済みである TI のデジタル制御ソリューションを活用すると、自動車の電動化を迅速化可能

フレキシブルなデジタル電源ソリューションを採用すると、通信整流器やサーバー電源の各アプリケーションで電源ソリューションを最適化可能

TI の各種絶縁型デジタル電源コントローラは、運用コストの低減、効率と信頼性の向上、開発期間の短縮と同時に、システム統合の改善や、高度機能と保護機能の実現に貢献します。

利点:

  • 複雑な制御アルゴリズムとシステム レベルの各種機能に適した、31.25MHz の 32 ビット ARM7 と、8 倍サンプリング機能を搭載した 16MHz の誤差 A/D コンバータ (EADC)。
  • 高精度の信号生成と測定に適した、12 ビット の 1MSPS ADC と実効 10 ビットの DAC。
  • アダプティブ デッドタイム制御、ライブ ファームウェア アップデート、UART、SPI、PMBus、I2C など複数の通信インターフェイス。

主なリソース

リファレンス・デザイン
  • TIDA-00707 – e メーターを使用するテレコム / サーバー PSU(電源)向け 1kW、小型、効率 97.5% のデジタル PFC のリファレンス・デザイン
  • TIDA-00705 – 480W、効率 97% η(イータ)、超コンパクト(480W/立方インチ)双方向 DC/DC のリファレンス・デザイン
製品
  • UCD3138A – UCD3138A 高集積デジタル・コントローラ、絶縁電源用
ソフトウェア開発

TI の各種デジタル制御ソリューションを採用すると、持続可能な環境に適した開発を迅速化可能

デジタル コントローラは、電力供給を高精度で制御し、ループ帯域幅と電力密度の向上に貢献します。TI の各種コントローラが採用している Arm® Cortex® プロセッサは、最大電力点追従 (MPPT) や力率補正 (PFC) など高度な機能を実現し、内蔵の保護機能を通じてシステムの安全性と信頼性を確保するのに役立ちます。

利点:

  • システムの電力品質向上に役立つさまざまな PFC 構成とトポロジに適した各種ソリューション。
  • UART、SPI、I2C など、複数の通信インターフェイスをサポート。
  • Fusion Digital Power™ GUI を使用して、電源アプリケーションの設計を簡素化する能力。

主なリソース

製品
  • UCD3138A – UCD3138A 高集積デジタル・コントローラ、絶縁電源用
ハードウェア開発
  • UCD3138PFCEVM-026 – UCD3138 プログラマブル・デジタル・パワー・コントローラ評価モジュール
  • UCD3138PSFBEVM-027 – UCD3138PSFBEVM-027 評価モジュール
技術資料
ソフトウェア開発

さまざまな電源トポロジ向けに最適化済みである TI のデジタル制御ソリューションを活用すると、自動車の電動化を迅速化可能

TI の各種絶縁型デジタル電源コントローラは、電動自転車アプリケーションに活用できる、よりスマートでより安全な電気自動車充電ソリューションの製作に役立ちます。TI の各種コントローラは、出力電力の制御能力と精度の向上、電力密度の向上、より高速で動的な応答に対応しています。また、充電要件に基づく効率的な力率補正 (PFC) と DC/DC 変換の実現に役立ちます。

利点:

  • さまざまな電力レベルに対応する各種リファレンス デザイン。
  • Fusion Digital Power™ GUI のような専用電源設計ツールと、Code Composer Studio™ ソフトウェアの組み合わせ。
  • 設計サイクルの短縮に役立つ、アプリケーションとソフトウェア開発キット。

主なリソース

製品
  • UCD3138A64 – 高集積デジタル・コントローラ、絶縁電源用
  • UCD3138128A – 絶縁電源向け、高集積デジタル・コントローラ
ハードウェア開発
  • UCD3138PFCEVM-026 – UCD3138 プログラマブル・デジタル・パワー・コントローラ評価モジュール
  • UCD3138PSFBEVM-027 – UCD3138PSFBEVM-027 評価モジュール
ソフトウェア開発
  • CCSTUDIO – Code Composer Studio™ 統合開発環境 (IDE)

設計と開発に役立つリソース

ソフトウェア開発キット (SDK)
C2000 マイコン向けデジタル電源ソフトウェア開発キット(SDK)
    • C2000™ マイコン(MCU)向けの DigitalPower SDK はソフトウェア・インフラ、ツール、資料で構成されており、各種 AC/DC、DC/DC、DC/AC 電源アプリケーション向け C2000 マイコン・ベース・デジタル電源システムの開発期間の大幅な短縮を可能にします。C2000 デジタル電源評価基板(EVM)で動作するファームウェアと、太陽光発電、テレコム、サーバー、電気自動車(EV)チャージャ、産業用パワー・デリバリ・アプリケーション向けの TI Designs(TID)が含まれています。DigitalPower SDK (...)
IDE (統合開発環境)、コンパイラ、またはデバッガ
powerSUITE

powerSUITE is a suite of digital power supply design software tools for Texas Instruments' C2000™ real-time microcontroller (MCU) family. powerSUITE(TM) helps power supply engineers drastically reduce development time as they design digitally-controlled power supplies based on C2000™ (...)

評価ボード
UCD3138 40 ピン、開ループ デジタル電源コントローラの評価基板
UCD3138 は、絶縁型電源アプリケーション向けに最適化済みのデジタル コントローラです。UCD3138OL40EVM-032 評価基板 (EVM) は、この製品をスタンドアロンで評価する場合の使いやすいテスト プラットフォームを提供します。1 個の 40 ピン ソケットと一連の包括的なテスト ポイントを実装したこの評価基板 (EVM) を使用すると、ハードウェアとファームウェアのエンジニアは、デバイスのさまざまなピン上の信号を個別に操作し、開ループ動作を検討することができます。また、この評価基板 (EVM) には、シンプルな閉ループ制御構成を実現するフレキシビリティもあります (...)
評価ボード
UCD3138 プログラマブル・デジタル・パワー・コントローラ評価モジュール

The Texas Instruments UCD3138PFCEVM-026 evaluation module (EVM) is a digitally controlled single phase PFC pre-regulator based on the UCD3138 programmable digital power controller. The EVM accepts universal ac line input from 90Vac to 264Vac, 47Hz to 63Hz. The nominal output voltage is 390VDC. (...)

ドーター・カード
UCD3138A64 制御カード評価モジュール

The Texas Instruments UCD3138A64CEVM-660 evaluation module (EVM) functions as a control card for UCD3138A64 digital controller for isolated power applications from Texas Instruments. The EVM can be used either as a stand-alone board to study the UCD3138A64 device or as a control card for (...)