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        DSP電源系統的低功耗設計已受到越來越多的關注。TPS62290是TI公司最新推出的適用于DSP低功耗設計的開關穩壓電源芯片。本文詳細介紹了該芯片的主要特點、工作原理及典型應用電路,提出一種基于TPS62290的DSP雙電源解決方案。

        作者: 時間:2009-02-06 來源:網絡 收藏

        當MODE引腳置為低電平時,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。
        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,將停止工作進入睡眠模式,此時電流約為15μA,整個系統的達到最低。
        2.3 可調輸出電壓原理
        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。

        本文引用地址:http://www.104case.com/article/181473.htm

        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
        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:


        其中f-開關頻率(2.25MHz)、L一電感值、 AIL一波峰電流、ILmax一最大電感電流實際中常用的方法是:將TPS62290的最大開關電流作為電感電流額定值,帶入上式,算出電感大小。
        (2)輸出電容的選擇
        TPS6229X系列的輸出電容推薦使用陶瓷電容,因為低ESR的陶瓷電容可以抑制輸出電壓波紋,電介質選用X7R或X5R。在高頻情況下,若采用Y5V和Z5U電介質的電容,其電容值隨溫度的變化而變化,不宜采用。
        在額定負載電流下,TPS62290工作在PWM模式下,RMS電流計算如下:


        在輕載電流下,調整器工作于節能模式,輸出電壓峰值取決于輸出電容和電感的大小,大容量的電容和電感可以減小輸出電壓峰值,以平滑輸出電壓。

        3 電路
        如圖3所示。關于此電路的幾點說明:
        1)電壓輸入端接電容值為10μF的陶瓷電容(C1、C2),減小輸入電壓的波動。
        2)電壓輸出端接陶瓷電容(C5、C6、C7、C8),其電容值的選取參見本文2.4節。
        3)U1的使能端接+5V高電平,上電輸出1.8V電壓,供給內核。
        4)U2的使能端接1.8V電壓,當Ul輸出1.8V電壓時使能U2輸出3.3V電壓,供給的I/O,這樣就實現了核電壓先上電,I/O電壓后上電。
        5)1.8V和3.3V數字電壓分別通過鐵氧體磁珠L3、L4進行濾波,從而輸出1.8V和3.3V的模擬電壓。
        6)電阻R1、R2、R3、R4、C3、C4的取值參加本文2.3節。
        7)電感L1、L2的取值參加本文2.4節。
        8)MODE引腳接地,工作于節能模式,降低。

        4 結論
        DSP復雜的系統對供電要求越來越高,如何在保證DSP高性能穩定工作的條件下,降低DSP系統的是一個需要解決的問題。本文介紹了TI公司最新推出的適合DSP電源系統的開關電源芯片,并設計了基于該芯片的雙電源方案,滿足DSP系統要求的上電順序。


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