UCD90160A 简易使用手册 + 软件配置说明

第一部分 UCD90160A 硬件简易使用手册一、器件基础信息核心定位TI 16 轨电源序列发生器和监视器支持 ACPI 规范集成 12 位 ADC实现电源轨监控、排序、裕度调节、故障处理一体化封装形式64 引脚 VQFN 封装标称尺寸 9.00mm×9.00mm核心接口JTAG、I2C/SMBus/PMBus26 个 GPIO12 个支持 PWM 功能典型应用有线网络、无线基础设施、数据中心、工业自动化、医疗设备、测试测量二、核心功能与关键参数功能模块核心参数与能力电压监控16 路模拟输入MON1-MON130-2.5VMON14-MON160.2-2.5V12 位 ADC2.5V/0.5% 精度内部 VREF每 400μs 采样 1 次每路 4 个可编程 UV/OV 阈值非易失故障 / 峰值日志最多 12 条故障详情电源排序16 路轨上电 / 下电排序基于时间、电压轨、引脚相关性上电 / 下电延迟最大 3276ms支持 PMBus / 引脚 / 自动使能触发裕度调节10 路闭环裕度调节支持开环 / 闭环模式通过 PWM 输出调节轨电压PWM 功能12 路 PWM 输出FPWM1-815.259kHz~125MHz按对同频PWM1-410kHz/1kHz/0.93Hz~7.8125MHz多相位配置 0°~360°故障处理支持 UV/OV 警告 / 故障、上电 / 下电超时、GPI 触发故障可编程响应策略持续运行 / 立即关断 / 重启 / 重排序最多记录 18 条故障日志工作条件供电电压 3.0~3.6V典型 3.3V工作温度 - 40~110℃结温最大 125℃供电 slew rate≥0.25V/ms2.3V~2.9V三、硬件接线关键要求一供电与接地强制供电引脚需接V33A模拟 3.3V、V33D数字核心 3.3V、V33DIO1/2数字 I/O 3.3V四路 3.3V分别接解耦电容BPCAP47 脚1μF X7R 0.01μF X7R 并联V33DIO244 脚/V33D45 脚0.1μF X7R 4.7μF X5R 并联V33DIO17 脚0.1μF X7RV33A46 脚0.1μF X7R 4.7μF X5R 并联抗干扰V33A 与 V33D 之间串联4.99Ω 电阻形成低通滤波减少模拟端噪声接地要求所有模拟地AVSS1-3、数字地DVSS1-3、散热焊盘可靠接系统地散热焊盘需做4×4 过孔连接 PCB 多层地保证散热和接地稳定性二关键引脚配置必配引脚 / 引脚组配置要求RESET9 脚10kΩ 上拉至 V33D 1nF 下拉至地低电平保持≥2s 实现器件复位PMBus 引脚CLK/DATA/ADDR0/ADDR1接 3.3V 上拉PMBALERT开漏输出接 3.3V 上拉ADDR0/1 短路 / 开路默认地址 0x7EJTAG 引脚TRST40 脚10kΩ 下拉至地TCK/TDO/TDI/TMS 可复用为 GPIO仅地址 0x7E / 闪存空白时 JTAG 使能MON 引脚监控电压2.5V 时外接电阻分压网络源阻抗必须4kΩGPIO/FPWMFPWM 引脚作电源使能时需设置高有效数字输出端可串 20~33Ω 电阻缓减信号边沿三级联与故障总线多器件应用级联方式主器件 Power Good 引脚接从器件PMBUS_CNTRL引脚实现主从排序联动故障总线所有器件Fault Pin接同一总线总线端 10kΩ 上拉至 3.3V任一器件检测故障总线拉低所有器件同步响应四、基本工作流程硬件上电3.3V 供电满足 slew rate 要求器件完成20ms 初始化FPWM 拉低其他 GPIO 高阻配置加载从片内非易失闪存加载配置无有效配置则加载工厂默认值电源排序按配置触发上电PMBus / 引脚 / 自动轨按依赖关系 延迟时间依次上电达到 Power Good 阈值后进入REGULATION稳压状态实时监控ADC 持续采样对比 UV/OV 阈值触发警告 / 故障PMBALERT 引脚立即断言下电 / 故障处理接下电指令 / 检测故障后按配置执行下电序列 / 故障响应故障信息写入闪存日志五、故障处理规范一常见故障类型欠压警告VOUT_UV_WARN/ 故障VOUT_UV_FAULT过压警告VOUT_OV_WARN/ 故障VOUT_OV_FAULT上电超时TON_MAX_FAULT、下电超时TOFF_MAX_WARNGPI 触发故障、看门狗超时、重排序错误二可编程故障响应策略持续运行仅标记故障不执行任何操作立即关断故障轨立即断电延时关断按 TOFF_DELAY 延迟后关断故障轨及从属轨重启最多 14 次重启欠压故障仅 1 次重启间隔 0~1275ms5ms 步进或持续重启至故障消除重排序关断指定轨延迟后按上电序列重新启动三故障日志读取日志内容轨号、故障类型、故障时间、实测电压、复位次数读取方式通过 Fusion 软件 PMBus/JTAG 读取支持 FIFO 模式最新 18 条循环记录异常处理日志校验错误时器件自动清除日志需检查棕断Brownout电路是否正常第二部分 Fusion Digital Power Designer 软件操作说明一、软件基础信息软件定位TI 官方图形化配置工具专为 UCD90160A 等融合数字电源器件设计无需编写 PMBus 指令核心功能器件全参数配置、实时状态监控、配置烧录、故障日志读取、上电 / 下电序列模拟获取方式TI 官网www.ti.com免费下载硬件连接需 TI USB-to-GPIO 适配器HPA172连接电脑与器件 PMBusCLK/DATA引脚二、软件基础操作一启动与模式选择打开软件选择工作模式Online Mode在线模式连接实际器件自动扫描 PMBus 总线器件选择 UCD90160A 并确认地址Offline Mode离线模式无器件时离线配置新建项目文件.xml保存配置项目管理在线模式可读取器件当前配置另存为.xml 文件离线模式配置后可直接用于在线烧录二核心操作流程引脚分配 → 电压轨配置 → GPI/GPO 高级配置 → 裕度调节配置 → 系统功能配置 → PWM 配置 → 烧录配置 → 实时监控三、详细配置步骤在线 / 离线通用步骤 1引脚分配Pin-Assignment Tab【基础配置必做】为器件引脚映射功能所有后续配置基于此步骤关键项Rails - Monitors Enables最多配置 16 路轨为每路分配MON 引脚电压监控、GPIO 引脚使能控制GPIs最多配置 8 路设置极性高 / 低有效、特殊功能故障触发、裕度使能、冷启动、Fault Pin 等Logic Controlled GPOs最多配置 16 路支持布尔逻辑触发可删除 / 新增配置PWMs最多配置 12 路分配裕度调节 / 风扇控制 / 通用 PWM 功能选择对应引脚步骤 2电压轨配置Vout Config Tab【核心配置必做】为每路轨设置监控、排序、故障参数关键项基础电压参数标称电压Vout、裕度下限 / 上限Margin-Low/High、Power Good 上电 / 下电阈值UV/OV 阈值配置设置警告 / 故障阈值勾选Synchronize margins/limits/PG to Vout修改标称电压时自动同步所有阈值上电排序Sequence On触发方式PMBus / 引脚 / 自动使能依赖关系其他轨 Power Good、GPI/GPO 状态时间参数上电延迟TON_DELAY、上电超时TON_MAX_FAULT_LIMIT0ms 为无限制下电排序Sequence Off触发方式PMBus / 引脚 / 故障触发依赖关系其他轨 Power Good、GPI/GPO 状态时间参数下电延迟TOFF_DELAY、下电超时TOFF_MAX_WARN_LIMIT从属配置设置故障关断从属轨故障时联动关断故障响应配置为每类故障UV/OV/TON_MAX 等选择响应策略立即关断 / 重启 / 重排序等步骤 3GPI/GPO 高级配置GPI 特殊功能在 GPI 配置界面勾选功能如 GPI Fault Enable、Margin Enable、Cold Boot Mode设置触发逻辑GPO 布尔逻辑通过Boolean Logic Builder配置触发条件支持2 个 AND 逻辑 1 个 OR 逻辑输入可选择GPI 引脚状态、其他 GPO 状态轨状态Power Good、故障、裕度使能、看门狗超时等GPO 延迟配置设置断言 / 解断言延迟消抖可选忽略延迟内输入变化避免噪声触发步骤 4裕度调节配置Margining Tab调节模式选择开环模式外接电阻网络通过 GPIO 控制轨电压闭环模式推荐为轨分配 PWM/FPWM 引脚通过 ADC 反馈调节 PWM 占空比精准控制轨电压闭环参数配置裕度电压范围设置 Margin-Low/High 具体电压值PWM 参数频率、占空比调节步长工作模式DISABLE禁用/ENABLE_ACTIVE_TRIM实时微调/ENABLE_FIXED_DUTY_CYCLE固定占空比触发方式PMBus 软件指令触发 / GPI 引脚Margin Enable/Margin Low/High硬件触发步骤 5系统功能配置关键辅助功能1看门狗定时器Watchdog Timer引脚配置分配 WDI输入、WDO输出引脚时间参数初始等待时间0ms~1638s、超时时间1ms~32.256s超时响应触发 GPO 输出 / 生成系统复位脉冲2系统复位System Reset引脚配置分配复位 GPIO 引脚时间参数复位延迟0ms~32.8s按 2 的幂次配置、复位脉冲宽度1ms~32.256s触发条件关联轨 Power Good 状态所有指定轨达到 Power Good 后触发复位3Pin-Selected Rail StatesACPI 低功耗支持配置 3 个 GPI 引脚对应8 种系统状态为每种状态定义轨开启 / 关闭列表实现低功耗模式一键切换触发要求GPI 状态切换时间1μs4棕断功能Brownout使能方式在 MISC_CONFIG 中勾选使能功能说明VCC2.9V 时将 SRAM 中故障 / 峰值数据写入闪存避免掉电数据丢失硬件要求外接足够电容保证器件在 2.6V 以上持续供电 5ms步骤 6PWM / 多相位配置PWM TabPWM 参数设置FPWM1-8按对设置频率15.259kHz~125MHz占空比 0%~100%PWM1-4PWM110kHz、PWM21kHz、PWM3/40.93Hz~7.8125MHz独立设置占空比多相位配置为 FPWM 设置相位角0°~360°如 4 路 FPWM 配置 0°/90°/180°/270°实现多相位供电裕度 PWM 映射将 PWM 引脚与裕度调节轨一一关联设置占空比与电压的对应关系电压随占空比升 / 降四、配置烧录关键操作生产必看一在线烧录调试 / 小批量配置完成后点击Write to Hardware将配置写入器件 RAM实时生效掉电丢失点击Store RAM to Flash将 RAM 配置烧录至片内非易失闪存掉电保留烧录时禁止断电 / 复位二生产烧录推荐大批量离线 / 在线配置完成后导出Data Flash 文件支持 Intel Hex、Data Flash Script、SVF、S-record 格式烧录方式通过 I2C/JTAG 批量烧录此方式GPIO 状态可控避免器件异常三配置导出 / 备份导出PMBus/I2C 脚本文件用于其他主控通过 PMBus 配置器件保存项目文件.xml本地备份方便后续修改、复用、批量部署五、实时监控与调试测试必做一核心监控界面Device Dashboard设备仪表盘实时查看每路轨实测电压、工作状态IDLE/SEQ_ON/REGULATION 等、Power Good 状态、故障标志System Dashboard系统仪表盘监控整体状态包括 PWM 占空比、GPI/GPO 电平、看门狗状态、PMBALERT 报警Fault Log故障日志读取闪存中故障记录支持日志清除、导出Sequence Simulation序列模拟模拟上电 / 下电序列验证依赖关系、延迟时间是否符合设计要求二调试模式开启配置某一 GPI 为Sequencing Debug Pin排序调试引脚断言该引脚后器件进入调试模式忽略排序依赖、故障响应仅记录故障方便调试上电 / 下电序列三裕度调节测试软件手动触发在 Margining 界面点击Margin Low/Margin High实时查看轨电压变化硬件触发通过配置的 GPI 引脚触发验证硬件联动功能是否正常测试标准轨电压需精准达到设置的裕度上下限无超调、抖动六、软件使用注意事项避坑关键供电稳定在线烧录 / 配置时确保器件 3.3V 供电稳定禁止断电 / 复位否则会导致闪存损坏PMBus 通信在 PMBus 主机中启用PEC包错误检查避免通信干扰导致器件进入 ROM_MODE无法正常工作FPWM 引脚使用FPWM 引脚作电源使能时必须设置为高有效避免器件初始化时拉低导致电源轨异常日志维护定期读取故障日志避免日志满后覆盖关键信息若日志校验错误检查棕断电路电容是否达标多器件级联为每个器件配置唯一 PMBus 地址避免地址冲突故障总线需保证接线可靠无虚接配置验证所有配置完成后必须通过Sequence Simulation模拟测试再进行实际硬件上电测试JTAG 使用JTAG 使能后复用的 GPIO 引脚无法使用调试完成后需恢复为正常 GPIO 配置