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          雙路輸出低壓差電壓調(diào)整器TPS767D301及其應(yīng)用

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          作者:張?jiān)瓢?,馮志華2,王曉峰1 時(shí)間:2007-01-26 來(lái)源:《電子元器件應(yīng)用》 收藏


          引言

          本文引用地址:http://cafeforensic.com/article/21366.htm

          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)始終是dsp應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一個(gè)重要的組成部分,ti公司的dsp家族一般要求有獨(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、因?yàn)樵谄鋍pu內(nèi)部,部件的頻率開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換會(huì)使系統(tǒng)功耗大大增加,所以,降低dsp內(nèi)部cpu供電電壓無(wú)疑是降低系統(tǒng)功耗最有效的方法之一[1]。如tms320f2812 dsp的核電壓為1.9v,io電壓為3.3v;因此,傳統(tǒng)的線性穩(wěn)壓器(如78xx系列)已經(jīng)不能滿足要求,面對(duì)這些要求,ti公司推出了一些雙路低壓差電源調(diào)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(diào))電壓調(diào)整器,非常適合于dsp應(yīng)用系統(tǒng)中的電源設(shè)計(jì),基于此,本文對(duì)該電源芯片進(jìn)行了詳細(xì)的介紹,并設(shè)計(jì)了基于tps767d301的tms320f2812 dsp的電源電路。

          tps765d301的主要特點(diǎn)及引腳功能

          tps767d301是ti公司推新推出的雙路低壓差電源調(diào)整器,主要應(yīng)用在需要雙電源供電的dsp設(shè)計(jì)中,其主要特點(diǎn)如下:

          ◆ 帶有可單獨(dú)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(diào)節(jié),范圍為1.5-5.5v;

          ◆ 每路輸出電流的范圍為0-1a;

          ◆ 電壓差[2]大小與輸出電流成正比,且在最大輸出電流為1a時(shí),最大電壓差僅為350mv;

          ◆ 具有超低的典型靜態(tài)電流(85μa),器件無(wú)效狀態(tài)時(shí),靜態(tài)電流僅為1μa;

          ◆ 每路調(diào)整器各有一個(gè)開(kāi)漏復(fù)位輸出,復(fù)位延遲時(shí)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(diào)整器都有溫度自動(dòng)關(guān)閉保護(hù)功能。

          圖1是tps767d301引腳排列圖,各引腳的功能如表1所列。



          內(nèi)部結(jié)構(gòu)與工作原理

          tps767d301的內(nèi)部原理框圖如圖2所示,其中圖2(a)為3.3v固定輸出調(diào)整器的內(nèi)部原理圖,圖2(b)是可調(diào)輸出調(diào)整器內(nèi)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(zhǔn)電壓(1.1834v)、取樣電阻網(wǎng)絡(luò)、200ms延遲電路以及pmos調(diào)整管構(gòu)成。調(diào)整器工作時(shí),應(yīng)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(wǎng)絡(luò)對(duì)輸出電壓進(jìn)行采樣,以與基準(zhǔn)電壓(1.1834v)進(jìn)行比較,當(dāng)輸出電壓vo而低于復(fù)位下門(mén)限電平vit-時(shí),復(fù)位端reset立即變?yōu)榈碗娖?,此后即使v0又很快恢復(fù)到高于復(fù)位上門(mén)限電平vit+,依然有效,但低電平脈沖將延遲20ms。圖3為該調(diào)整器時(shí)序圖,其中vres為復(fù)位脈沖有效時(shí)的最小輸出電壓,兩路調(diào)整器可以單獨(dú)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(shù)。

          tps767d301的可調(diào)輸出原理及電路連接方法

          tps767d301中的可調(diào)電壓調(diào)整器輸出可以1.5-5.5v范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié),這種調(diào)整主要是通過(guò)外接一個(gè)電阻取樣網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)的,其連接方法如圖4所示,設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)在輸入端加上一個(gè)0.1-0.047μf的陶瓷電容,并在輸出端加上一個(gè)大小為10-30μf,esr在60mω-1.5ω之間的電解電容以對(duì)輸出電壓進(jìn)行平滑,同時(shí)其開(kāi)漏復(fù)位輸出端還應(yīng)通過(guò)一個(gè)上拉電阻與正電壓相連接,當(dāng)輸出電壓低于復(fù)位門(mén)限電平時(shí),輸出復(fù)位信號(hào)低電平,實(shí)際上,此復(fù)位輸出端也可以懸空不用。

          可調(diào)的輸出電壓可由下式?jīng)Q定:

          其中:vref=1.1834v

          r1和r2的取值應(yīng)該保證通過(guò)它們的電流在50μa左右,它們的取值既不能太大也不能太小[3],一般說(shuō)來(lái),推薦選擇r2=30.1kω,由此可通過(guò)(1)式可得r1取值公式為:

          典型電壓輸出時(shí),r1和r2的取值見(jiàn)表3所列。

          基于tps767d301低壓差調(diào)節(jié)器的tms320f2812電源電路

          tms320f2812是ti公司最新推出的專(zhuān)門(mén)應(yīng)用于電機(jī)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(shù)字電源和模擬電源、即數(shù)字1.9v、模擬1.9v、數(shù)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(jīng)過(guò)了一個(gè)鐵氧體磁珠進(jìn)行濾波后進(jìn)入電源芯片,將3.3v固定輸出調(diào)整器的使能端接地,這樣,在上電的時(shí)候就會(huì)建立起3.3v電壓,該3.3v可使三極管2n2222飽和導(dǎo)通,從而把可調(diào)輸出調(diào)整器的使能端拉為低電平,再通過(guò)設(shè)置合適的取樣電阻網(wǎng)絡(luò)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(wèn)題,另外,1.9v和3.3v數(shù)字電壓分別通過(guò)鐵氧體磁珠l2、l3進(jìn)行濾波,可構(gòu)成1.9v的模擬電源和3.3v的模擬電源。之后,將兩路調(diào)整器的復(fù)位輸出端并聯(lián)起來(lái)再通過(guò)一個(gè)上拉電阻與3.3v相連接到dsp的復(fù)位輸出端,這樣,一旦1.9v或3.3v中任何一個(gè)電壓下降到其門(mén)限電壓以下,就會(huì)有一個(gè)200ms的低電平脈沖來(lái)使dsp復(fù)位。

          結(jié)束語(yǔ)

          tps767d301是ti公司最新推出的雙路低壓差可調(diào)電壓調(diào)整器,本文對(duì)其主要特點(diǎn)、引腳功能、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、工作原理以及可調(diào)輸出原理及典型電源電路接法進(jìn)行了詳細(xì)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(yīng)用到筆者所設(shè)計(jì)的dsp應(yīng)用系統(tǒng)中而且工作穩(wěn)定可靠。



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