基于TPS54350的紅外熱像儀電源設計

紅外熱像儀是一種利用紅外探測器將看不見的紅外輻射轉換成可見圖像的被動成像儀器，其對紅外圖像實時處理的特點要求配套DSP有很高的處理速度。而且，紅外設備熱敏性高，易受溫度等環(huán)境因素的影響，在不同的應用場合需要不同的處理方法。因此，一個穩(wěn)定而可靠的電源系統(tǒng)是至關重要的。本系統(tǒng)采用了TMS320DM6437來實現(xiàn)電源系統(tǒng)，可根據(jù)環(huán)境的變化而采用不同的算法和參數(shù)。

根據(jù)TMS320DM6437的數(shù)據(jù)手冊，其需要VCORE (1.2V)、VDDR(1.8V)和VI/O(3.3V)三種電源，內核電源的最大電流為597mA，而I/O電源的最大工作電流是25mA。另外，還需考慮上電順序。同時，熱像儀的調焦電機需12V電源，其他IC選用3.3V器件，因此，整個系統(tǒng)需12V，3.3V，1.8V及1.2V四種電壓。

電源系統(tǒng)設計
TPS54350是具有內部MOSFET的高效 DC/DC轉換器，連續(xù)輸出電流為3 A時，支持輸入電壓范圍為4.5～20V，可使設計人員直接通過中壓總線(而非依賴額外的低電壓總線)為DSP、FPGA和微處理器供電。TPS54350構成的DC/DC轉換器效率高達90％以上，非常適用于低功耗的液晶顯示屏、監(jiān)視器、液晶電視機、硬盤驅動器、視頻圖像卡以及9V或12V墻式適配器的負載穩(wěn)壓裝置。TPS54350的輸出電壓可調低至0.891V（精確度為1%）；PWM 頻率固定為250kHz、500kHz或250～700kHz的可調節(jié)范圍，還具有完善的保護功能。因此，TPS54350符合系統(tǒng)設計要求。

1 TPS54350引腳功能
VIN：電壓輸入引腳，范圍為4.5～20V，必須旁路連接一個低等效串聯(lián)電阻(ESR)的10μF陶瓷電容器。

UVLO：欠壓閉鎖輸出。

PWRGD：開漏輸出。該引腳為低電平時，表示輸出低于期望的輸出電壓值。

RT：頻率設置引腳。在RT引腳與模擬地（AGND）之間接一個電阻器來設置轉換頻率。將RT引腳與地連接或是懸空，可以來得到一個內部的備選頻率。

SYNC：雙向I/O同步引腳，當RT引腳懸空或置低時，SYNC為輸出；當它與一個下降沿信號連接時，亦可作為一個輸入端口來同步系統(tǒng)時鐘。

ENA：使能引腳，低于0.5V時，芯片停止工作；懸空時被使能。

COMP：誤差放大器輸出。

VSENSE：誤差放大器轉換節(jié)點，基準電壓值。

AGND：模擬地，內部與感應模擬地電路連接。與PGND和POWERPAD連接。

PGND：電源地，與AGND和POWERPAD連接。

VBIAS：內部8.0V偏置電壓，引腳要接一個0.1μF的陶瓷電容。

PH：相位，與外部LC濾波器連接；

BOOT：在BOOT引腳與PH引腳之間連接一個0.1μF的陶瓷電容。

2 電路分析
① 輸出電壓可調
TPS54350的輸出電壓是可調的，如圖1所示，通過改變電阻R2 的值來得到期望的輸出電壓值。R2的計算公式為：

R2=（R1×0.891）/(V0-0.891) (1)

圖1中的輸入電壓為12V，為得到3.3V的輸出電壓，將R1取一定值1kΩ，此時根據(jù)公式（1）計算可得，R2＝374Ω。

圖1 12V轉3.3V/1.8V典型電路