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1 引言 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的電源設計始終是DSP應用系統設計的一個重要的組成部分，TI公司的DSP家族一般要求有獨立的內核電源和IO電源，由于DSP在系統中要承擔大量的實時數據計算、因為在其CPU內部，部件的頻率開關轉換會使系統功耗大大增加，所以，降低DSP內部CPU供電電壓無疑是降低系統功耗最有效的方法之一。如TMS320F2812 DSP的核電壓為1.9V，IO電壓為3.3V；因此，傳統的線性穩壓器（如78XX系列）已經不能滿足要求，面對這些要求，TI公司推出了一些雙路低壓差電源調整器，即Low Drop Regulator，其中TPS767D301是其最近推出的雙路低壓差（且其中一路還可調）電壓調整器，非常適合于DSP應用系統中的電源設計，基于此，本文對該電源芯片進行了詳細的介紹，并設計了基于TPS767D301的TMS320F2812 DSP的電源電路。 2 TPS765D301的主要特點及引腳功能 TPS767D301是TI公司推新推出的雙路低壓差電源調整器，主要應用在需要雙電源供電的DSP設計中，其主要特點如下： ◆ 帶有可單獨供電的雙路輸出，一路固定輸出電壓為3.3V，另一路輸出電壓可以調節，范圍為1.5-5.5V； ◆ 每路輸出電流的范圍為0-1A； ◆ 電壓差大小與輸出電流成正比，且在最大輸出電流為1A時，最大電壓差僅為350mV； ◆ 具有超低的典型靜態電流（85μA），器件無效狀態時，靜態電流僅為1μA； ◆ 每路調整器各有一個開漏復位輸出，復位延遲時間為200ms； ◆ 28引腳的TSSOP PowerPAD封裝形式可保證良好的功耗特性； ◆ 工作溫度范圍為-40℃-125℃，且每路調整器都有溫度自動關閉保護功能。 圖1是TPS767D301引腳排列圖，各引腳的功能如表1所列。 2.1 內部結構與工作原理 TPS767D301的內部原理框圖如圖2所示，其中圖2（a）為3.3V固定輸出調整器的內部原理圖，圖2（b）是可調輸出調整器內部原理圖，從圖2可以看出，及器件由誤差放大器，電壓比較器、基準電壓（1.1834V）、取樣電阻網絡、200ms延遲電路以及PMOS調整管構成。調整器工作時，應保證使能端EN為低電平，IN端加輸入電壓V1后，輸出端OUT就有電壓輸出，取樣電阻用于網絡對輸出電壓進行采樣，以與基準電壓（1.1834V）進行比較，當輸出電壓Vo而低于復位下門限電平VIT-時，復位端RESET立即變為低電平，此后即使V0又很快恢復到高于復位上門限電平VIT+，依然有效，但低電平脈沖將延遲20ms。圖3為該調整器時序圖，其中Vres為復位脈沖有效時的最小輸出電壓，兩路調整器可以單獨供電，并分別輸出，亦可一起供電。 表2所列的是TPS767D301的極限參數。 3 TPS767D301的可調輸出原理及電路連接方法 TPS767D301中的可調電壓調整器輸出可以1.5-5.5V范圍內進行調節，這種調整主要是通過外接一個電阻取樣網絡來實現的，其連接方法如圖4所示，設計時應在輸入端加上一個0. 1-0.047μF的陶瓷電容，并在輸出端加上一個大小為10-30μF，ESR在60mΩ-1.5Ω之間的電解電容以對輸出電壓進行平滑，同時其開漏復位輸出端還應通過一個上拉電阻與正電壓相連接，當輸出電壓低于復位門限電平時，輸出復位信號低電平，實際上，此復位輸出端也可以懸空不用。 可調的輸出電壓可由下式決定： 其中：Vref=1.1834V R1和R2的取值應該保證通過它們的電流在50μA左右，它們的取值既不能太大也不能太小，一般說來，推薦選擇R2=30.1KΩ，由此可通過（1）式可得R1取值公式為： 典型電壓輸出時，R1和R2的取值見表3所列。 4 基于TPS767D301低壓差調節器的TMS320F2812電源電路 TMS320F2812是TI公司最新推出的專門應用于電機控制的高性能DSP。該芯片采取雙電源供電，分別是1.9V的核電源和3.3V的I/O電源，每種電源又分為數字電源和模擬電源、即數字1.9V、模擬1.9V、數字3.3V和模擬3.3V；另外，在上電次序上，I/O電源和核電源的上電先后順序也存在一起要求[4，基于TPS767D301的TMS320F2812電源電路如圖5所示。 為了提高可靠性，外部純凈+5V電源輸入在經過了一個鐵氧體磁珠進行濾波后進入電源芯片，將3.3V固定輸出調整器的使能端接地，這樣，在上電的時候就會建立起3.3V電壓，該3.3V可使三極管2N2222飽和導通，從而把可調輸出調整器的使能端拉為低電平，再通過設置合適的取樣電阻網絡使輸出為1.9V，從而解決了兩路不同電壓輸出以及它們的上電次序問題，另外，1.9V和3.3V數字電壓分別通過鐵氧體磁珠L2、L3進行濾波，可構成1.9V的模擬電源和3.3V的模擬電源。之后，將兩路調整器的復位輸出端并聯起來再通過一個上拉電阻與3.3V相連接到DSP的復位輸出端，這樣，一旦1.9V或3.3V中任何一個電壓下降到其門限電壓以下，就會有一個200ms的低電平脈沖來使DSP復位。 5 結束語 TPS767D301是TI公司最新推出的雙路低壓差可調電壓調整器，本文對其主要特點、引腳功能、內部結構、工作原理以及可調輸出原理及典型電源電路接法進行了詳細介紹，給出了一種基于TPS767D301的TMS320F2812 DSP電源電路。目前，該電路已成功應用到筆者所設計的DSP應用系統中而且工作穩定可靠。 |
