EPM7128在TMS320LF2407A系統中電平轉換的應用

1. EPM7128SLC84-15簡述

　　EPM7128SLC84-15是Altera公司推出的MAX7000S 系列的CPLD(Complex Programmable Logic Device);采用CMOS E2PROM工藝，傳輸延遲僅為5ns;內部具有豐富的資源--128個觸發器、2500個用戶可編程門;而且具有68個用戶可編程的IO口，為系統定義輸入、輸出和雙向口提供了極大的方便;為了比較適合混合電壓系統，通過配置，輸入引腳可以兼容3.3V/5V邏輯電平，輸出可以配置為3.3V/5V邏輯電平輸出。EPM7128同時還提供了JTAG接口，可進行ISP編程，極大地方便了用戶。

　　2. 電源設計

　　TMS320LF2407A的工作電壓是3.3V，而系統中許多常用外圍器件的主要工作電壓通常是5V，因此以TMS320LF2407A為核心構成的應用系統必然是一個混合電壓系統。系統中不僅要求有3.3V的電源，還要求有5V的電源。設計的目標就是減少所需電源的數目，并減少產生這些電源電壓所需器件的數目。為了減少多電源所需的額外器件的數目，不少廠家提供了產生多種電壓的芯片。同時，隨著技術的不斷進步，將會出現更多的低電壓器件，從而逐漸消除對多電源的要求和產生這些電源的花費和復雜性。 對于TMS320LF2407A應用系統而言，首先要解決的就是3.3V電源問題。解決3.3V電源通常有以下幾種方案。

　　2.1 電阻分壓

　　利用電阻分壓的方法，其原理如圖1所示。其成本比較低并且結構簡單，可以作為一種應急的方案。但是，該電路實際的輸出電壓顯然要小于3.3V，并且隨著負載的變化，輸出電壓也會產生波動。此外，這種電路的無功功耗也比較大。

圖1 電阻分壓原理圖

　　2.2 直接采用電源模塊

　　考慮到開關電源設計的復雜性，一些公司推出了基于開關電源技術的低電壓輸出電源模塊。這些模塊可靠性和效率都很高，電磁輻射小，而且許多模塊還可以實現電源隔離。這些電源模塊使用方便，只需增加很少的外圍元件，但是價格比較昂貴。

　　2.3 利用線性穩壓電源轉換芯片

　　線性穩壓芯片是一種最簡單的電源轉換芯片，基本上不需要外圍元件。但是傳統的線性穩壓器，如LM317，要求輸入電壓比輸出電壓高2V或者更大，否則就不能夠正常工作。因此對于5V的輸入，輸出并不能夠達到3.3V。面對低壓電源的需求，許多電源芯片公司推出了低壓差線性穩壓器(LDO)。這種電源芯片的壓差只有1.3V~0.2V，可以實現5V轉3.3V的要求。LDO所需的外圍器件數目少、使用方便、成本較低、紋波小、無電磁干擾。例如，TI公司的TPS73xx系列就是TI公司為配合DSP而設計的電源轉換芯片，其輸出電流可以達到500mA，且接口電路非常簡單，只需接上必要的外圍電阻，就可以實現電源轉換。該系列分為固定電壓輸出的芯片和可調電壓輸出的芯片，但這種芯片通常效率不是很高。

　　綜合幾種電源的優缺點，DSP系統采用LDO芯片TPS7333。此芯片是TI公司專門為3.3V低壓系統設計的，它是固定輸出3.3V，且有上電產生DSP系統復位所需的信號。此外它輸出電流可達幾百毫安，輸出功率完全能夠滿足系統所需。