DSP電源系統的低功耗設計

　2．2 工作原理

　　TPS62290降壓調整器有兩種工作模式：PWM模式和節能模式。當負載電流增大時，工作于PWM模式，當負載電流減小時，自動轉入節能模式以減小系統功耗。

　　在PWM模式下，TPS62290使用獨特的快速響應電壓控制器將輸入電壓供給負載，在每個周期的開始觸發高壓MOSFET開關管，電流從輸入電容經過高壓MOSFET開關和電感流向輸出電容和負載。這一階段，電流逐漸上升，當上升到PWM的極限電流時觸發比較器，關閉高壓MOSFET開關管。當高壓MOSFET開關管的電流過大時也會觸發電流極限比較器將其關閉。經過一段死區時間，低壓MOSFET整流器工作，電感電流逐漸降低，電流從電感流向輸出電容和負載，通過低壓MOSFET整流器再流回電感中。在下個周期開始時，時鐘信號又關閉低壓MOSFET整流器并且打開高壓MOSFET開關管，如此循環往復。

　　當MODE引腳置為低電平時，TPS62290工作于節能模式。當負載電流減小時，也會自動轉入節能模式。當工作于節能模式時，其工作頻率會降低，負載電流接近靜態電流，輸出電壓會比正常工作的輸出電壓高大約1％。此時，輸出電壓會受到PFM比較器的監視，一旦輸出電壓降低，器件發出一個PFM電流脈沖，觸發高壓MOSFET開關管，使電感電流上升。當定時結束時，高壓MOSFET開關管關閉，低壓MOSFET開關管工作，直到電感電流為零。

　　TPS62290有效地將電流傳遞給輸出電容和負載。如果負載電流降低，則輸出電壓會上升，如果輸出電壓等于或是高于PFM比較器的極限電壓，芯片將停止工作進入睡眠模式，此時電流約為15μA，整個電源系統的功耗達到最低。

　　2．3 可調輸出電壓原理

　　TPS62290的電壓輸出范圍為0．6V～Uin(Uin為輸入電壓)，通過外接一個電阻取樣網絡實現輸出電壓的調整。其連接方法如圖2所示。

可調輸出電壓可由下式計算得到：

　　其中Uref=0．6V(內部基準電壓)，為了減小反饋網絡的電流，R2的值為l80kΩ或是360kΩ，R1與R2的和不能超過lMΩ，以抑制噪聲。外部反饋電容C1必須具有良好的負載瞬態響應特性，其取值范圍為22～33pF。電感L的取值為1．5～4．7μH，輸出電容的取值范圍4．7～22μF。在PCB布線時，連接FB引腳的線路要遠離噪聲源，以減少干擾。

　　2．4 輸出濾波器設計

　　TPS62290外接電感的取值范圍為1．5～4．7μH，輸出電容的取值范圍為4．7～22μF，最優工作狀態下，電感為2．2μH，輸出電容取10μF。不同的工作狀態，電感和電容的最佳取值不同。為了工作穩定，電感取值不得低于1μH，輸出電容不得低于3．5μF。

　　(1)電感的選擇

　　電感的取值直接影響到浪涌電流的大小。電感的選擇主要依據是DC阻抗和飽和電流。電感的浪涌電流隨著感應系數的增加而減小，隨著輸入和輸出電壓的增加而增加。在PFM模式下，電感也會影響到輸出電壓的波動。電感取值大，輸出電壓波紋小，PFM頻率高，電感取值小，輸出電壓波紋大，PFM頻率低。

　　可以根據下式確定電感的大小：