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

引言

自從美國ti公司推出通用可編程dsp芯片以來，dsp技術(shù)得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，但dsp的電源設(shè)計始終是dsp應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計的一個重要的組成部分，ti公司的dsp家族一般要求有獨立的內(nèi)核電源和io電源，由于dsp在系統(tǒng)中要承擔(dān)大量的實時數(shù)據(jù)計算、因為在其cpu內(nèi)部，部件的頻率開關(guān)轉(zhuǎn)換會使系統(tǒng)功耗大大增加，所以，降低dsp內(nèi)部cpu供電電壓無疑是降低系統(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，基于此，本文對該電源芯片進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，并設(shè)計了基于tps767d301的tms320f2812 dsp的電源電路。

tps765d301的主要特點及引腳功能

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)計中，其主要特點如下：

◆ 帶有可單獨供電的雙路輸出，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，最大電壓差僅為350mv；

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

◆ 每路調(diào)整器各有一個開漏復(fù)位輸出，復(fù)位延遲時間為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，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)位下門限電平vit-時，復(fù)位端reset立即變?yōu)榈碗娖剑撕蠹词箆0又很快恢復(fù)到高于復(fù)位上門限電平vit+，依然有效，但低電平脈沖將延遲20ms。圖3為該調(diào)整器時序圖，其中vres為復(fù)位脈沖有效時的最小輸出電壓，兩路調(diào)整器可以單獨供電，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)整主要是通過外接一個電阻取樣網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)的，其連接方法如圖4所示，設(shè)計時應(yīng)在輸入端加上一個0.1-0.047μf的陶瓷電容，并在輸出端加上一個大小為10-30μf，esr在60mω-1.5ω之間的電解電容以對輸出電壓進(jìn)行平滑，同時其開漏復(fù)位輸出端還應(yīng)通過一個上拉電阻與正電壓相連接，當(dāng)輸出電壓低于復(fù)位門限電平時，輸出復(fù)位信號低電平，實際上，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]，一般說來，推薦選擇r2=30.1kω，由此可通過（1）式可得r1取值公式為：

典型電壓輸出時，r1和r2的取值見表3所列。

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

tms320f2812是ti公司最新推出的專門應(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)過了一個鐵氧體磁珠進(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，在上電的時候就會建立起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題，另外，1.9v和3.3v數(shù)字電壓分別通過鐵氧體磁珠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)起來再通過一個上拉電阻與3.3v相連接到dsp的復(fù)位輸出端，這樣，一旦1.9v或3.3v中任何一個電壓下降到其門限電壓以下，就會有一個200ms的低電平脈沖來使dsp復(fù)位。

結(jié)束語

tps767d301是ti公司最新推出的雙路低壓差可調(diào)電壓調(diào)整器，本文對其主要特點、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)計的dsp應(yīng)用系統(tǒng)中而且工作穩(wěn)定可靠。