基于DSP芯片MS320F2812實現雙路低壓差電源調整器的應用方案
2021-03-03 17:57:22
自從美國TI公司推出通用可編程DSP芯片以來,DSP技術得到了突飛猛進的發展,但DSP的電源設計一直是DSP應用系統設計的重要組成部分。TI公司的DSP系列一般需要獨立的內核電源和IO電源。由于DSP在系統中要承擔大量的實時數據計算,又由于其CPU中元器件的頻率切換會大大增加系統功耗,因此無疑是降低系統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,傳統的線性調節器(如78XX系列)已經不能滿足要求。為了滿足這些要求,TI推出了一些雙通道低壓差穩壓器,即low dropper,其中TPS767D301是最近推出的雙通道低壓差穩壓器,非常適合DSP應用系統中的電源設計。在此基礎上,本文詳細介紹了電源芯片,并設計了一種基于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節器,主要用于要求雙電源的DSP設計。其主要特點如下:
雙路輸出,可獨立供電,一路固定輸出電壓為3.3V,另一路可調輸出電壓在1.5-5.5V范圍內;
每個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,最大電壓差僅為350mV;
具有超低的典型靜態電流(85A),器件處于無效狀態時靜態電流僅為1A;
每個調節器有一個開漏復位輸出,復位延遲時間為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,每個調節器都有自動溫度停機保護功能。 1內部結構和工作原理
TPS767D301的內部原理框圖如如圖2所示,其中圖2(a)為3.3V固定輸出調節器的內部原理框圖,圖2(b)為可調輸出調節器的內部原理框圖。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)、采樣電阻網絡、200毫秒延遲電路和PMOS調節管組成。調節器工作時,應確保使能端子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電壓輸出。采樣電阻用于網絡對輸出電壓進行采樣,以便與參考電壓(1.1834伏)進行比較。當輸出電壓Vo低于復位下閾值電平VIT-時,復位端子RESET立即變為低電平。此后,即使V0迅速恢復到高于復位上閾值電平VIT,它仍然有效,但圖3是調節器的時序圖,其中Vres是復位脈沖有效時的最小輸出電壓,兩個調節器可以分別供電、分別輸出或一起供電。
3TPS767D301可調輸出原理及電路連接方法
TPS767D301中可調穩壓器的輸出可以在1.5-5.5V范圍內調節,這種調節主要是通過連接一個外部電阻采樣網絡來實現的。其連接方法如如圖4所示。在設計中,應在輸入端增加一個0.1-0.047F的陶瓷電容,在輸出端增加一個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,開漏復位輸出端應通過上拉電阻連接到正電壓。當輸出電壓低于復位閾值電平時,復位信號將為低。事實上,這個復位輸出端也可以暫停。為了提高可靠性,外部純5V電源輸入經鐵氧體磁珠濾波后進入電源芯片,3.3V固定輸出調節器的使能端接地,這樣上電時會設置3.3V電壓,3.3V可以使晶體管2N2222飽和導通,從而將可調輸出調節器的使能端拉至低電平, 然后設置合適的采樣電阻網絡,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題。 此外,1.9V和3.3V數字電壓分別由鐵氧體磁珠L2和L3濾波,可形成1.9V模擬電源和3.3V模擬電源。之后,兩個調節器的復位輸出并聯,再通過一個上拉電阻和3.3 V連接到DSP的復位輸出,這樣,任何一個1.9V或3.3V的電壓一旦低于其mosfet,就會有200ms的低電平脈沖對DSP進行復位。
5結束語
TPS767D301是TI公司推出的最新雙通道低壓差可調穩壓器。本文詳細介紹了它的主要特點、引腳功能、內部結構、工作原理、可調輸出原理和典型的電源電路連接,并給出了一個基于TPS767D301的TMS320F2812DSP電源電路。目前,該電路已成功應用于作者設計的數字信號處理器應用系統,工作穩定可靠。