基于DSP芯片MS320F2812實(shí)現(xiàn)雙路低壓差電源調(diào)整器的應(yīng)用方案

自從美國(guó)TI公司推出通用可編程DSP芯片以來(lái)，DSP技術(shù)得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，但DSP的電源設(shè)計(jì)一直是DSP應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要組成部分。TI公司的DSP系列一般需要獨(dú)立的內(nèi)核電源和IO電源。由于DSP在系統(tǒng)中要承擔(dān)大量的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)計(jì)算，又由于其CPU中元器件的頻率切換會(huì)大大增加系統(tǒng)功耗，因此無(wú)疑是降低系統(tǒng)功耗最有效的方法之一。比如TMS320F2812DSP的核心電壓為1.9V，IO電壓為3.3v；因此，傳統(tǒng)的線性調(diào)節(jié)器(如78XX系列)已經(jīng)不能滿足要求。為了滿足這些要求，TI推出了一些雙通道低壓差穩(wěn)壓器，即low  dropper，其中TPS767D301是最近推出的雙通道低壓差穩(wěn)壓器，非常適合DSP應(yīng)用系統(tǒng)中的電源設(shè)計(jì)。在此基礎(chǔ)上，本文詳細(xì)介紹了電源芯片，并設(shè)計(jì)了一種基于TPS  701的電源芯片
2TPS765D301的主要特性和引腳功能
TPS767D301是TI公司推出的新型雙通道低壓差功率調(diào)節(jié)器，主要用于要求雙電源的DSP設(shè)計(jì)。其主要特點(diǎn)如下：
雙路輸出，可獨(dú)立供電，一路固定輸出電壓為3.3V，另一路可調(diào)輸出電壓在1.5-5.5V范圍內(nèi)；
每個(gè)通道的輸出電流范圍為0-1A；
電壓差與輸出電流成正比，最大輸出電流為1A時(shí)，最大電壓差僅為350mV；
具有超低的典型靜態(tài)電流(85A)，器件處于無(wú)效狀態(tài)時(shí)靜態(tài)電流僅為1A；
每個(gè)調(diào)節(jié)器有一個(gè)開(kāi)漏復(fù)位輸出，復(fù)位延遲時(shí)間為200毫秒；
28針TSSOPPowerPAD封裝可以保證良好的功耗特性；
工作溫度范圍為-40-125，每個(gè)調(diào)節(jié)器都有自動(dòng)溫度停機(jī)保護(hù)功能。 1內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理
TPS767D301的內(nèi)部原理框圖如如圖2所示，其中圖2(a)為3.3V固定輸出調(diào)節(jié)器的內(nèi)部原理框圖，圖2(b)為可調(diào)輸出調(diào)節(jié)器的內(nèi)部原理框圖。從圖2可以看出，該裝置由誤差放大器、電壓比較器、參考電壓(1.1834伏)、采樣電阻網(wǎng)絡(luò)、200毫秒延遲電路和PMOS調(diào)節(jié)管組成。調(diào)節(jié)器工作時(shí)，應(yīng)確保使能端子en處于低電平。在輸入電壓V1施加到輸入端后，輸出端輸出將有一個(gè)電壓輸出。采樣電阻用于網(wǎng)絡(luò)對(duì)輸出電壓進(jìn)行采樣，以便與參考電壓(1.1834伏)進(jìn)行比較。當(dāng)輸出電壓Vo低于復(fù)位下閾值電平VIT-時(shí)，復(fù)位端子RESET立即變?yōu)榈碗娖?。此后，即使V0迅速恢復(fù)到高于復(fù)位上閾值電平VIT，它仍然有效，但圖3是調(diào)節(jié)器的時(shí)序圖，其中Vres是復(fù)位脈沖有效時(shí)的最小輸出電壓，兩個(gè)調(diào)節(jié)器可以分別供電、分別輸出或一起供電。
3TPS767D301可調(diào)輸出原理及電路連接方法
TPS767D301中可調(diào)穩(wěn)壓器的輸出可以在1.5-5.5V范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，這種調(diào)節(jié)主要是通過(guò)連接一個(gè)外部電阻采樣網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。其連接方法如如圖4所示。在設(shè)計(jì)中，應(yīng)在輸入端增加一個(gè)0.1-0.047F的陶瓷電容，在輸出端增加一個(gè)10-30F的陶瓷電容。ESR在60至1.5之間的電解電容可以平滑輸出電壓。同時(shí)，開(kāi)漏復(fù)位輸出端應(yīng)通過(guò)上拉電阻連接到正電壓。當(dāng)輸出電壓低于復(fù)位閾值電平時(shí)，復(fù)位信號(hào)將為低。事實(shí)上，這個(gè)復(fù)位輸出端也可以暫停。為了提高可靠性，外部純5V電源輸入經(jīng)鐵氧體磁珠濾波后進(jìn)入電源芯片，3.3V固定輸出調(diào)節(jié)器的使能端接地，這樣上電時(shí)會(huì)設(shè)置3.3V電壓，3.3V可以使晶體管2N2222飽和導(dǎo)通，從而將可調(diào)輸出調(diào)節(jié)器的使能端拉至低電平， 然后設(shè)置合適的采樣電阻網(wǎng)絡(luò)，使輸出為1.9V，從而解決了兩種不同電壓輸出及其上電順序的問(wèn)題。 此外，1.9V和3.3V數(shù)字電壓分別由鐵氧體磁珠L(zhǎng)2和L3濾波，可形成1.9V模擬電源和3.3V模擬電源。之后，兩個(gè)調(diào)節(jié)器的復(fù)位輸出并聯(lián)，再通過(guò)一個(gè)上拉電阻和3.3 V連接到DSP的復(fù)位輸出，這樣，任何一個(gè)1.9V或3.3V的電壓一旦低于其mosfet，就會(huì)有200ms的低電平脈沖對(duì)DSP進(jìn)行復(fù)位。
5結(jié)束語(yǔ)
TPS767D301是TI公司推出的最新雙通道低壓差可調(diào)穩(wěn)壓器。本文詳細(xì)介紹了它的主要特點(diǎn)、引腳功能、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、工作原理、可調(diào)輸出原理和典型的電源電路連接，并給出了一個(gè)基于TPS767D301的TMS320F2812DSP電源電路。目前，該電路已成功應(yīng)用于作者設(shè)計(jì)的數(shù)字信號(hào)處理器應(yīng)用系統(tǒng)，工作穩(wěn)定可靠。