基于DSP的電源解決方案

本文描述了一種簡單的電源解決方案。它采用同步降壓轉(zhuǎn)換控制器，如TPS56100、TPS5210、TPS56xx和TPS5602，面向TI的C6000 DSP應(yīng)用。同時，本文列舉了三種電源解決方案：單電壓輸入系統(tǒng)（5V或12V）、雙電壓輸入系統(tǒng)（5V和12V）和寬輸入電壓范圍系統(tǒng)（4.5V～25V）。 　　

DSP對電源的要求
　 　
TI DSP家族（C6000和C54xx）要求有獨立的內(nèi)核電源和I/0電源。雖然TI的DSP不要求內(nèi)核電源和I/O電源之間有特殊的上電順序，但是假如有一個電源低于正常的工作電壓，設(shè)計時要確保沒有任何一個電源在任何時間段處于上電狀態(tài)。如果違反此規(guī)則，將嚴(yán)重影響器件的長期可靠性。另外從系統(tǒng)級考慮，例如總線競爭，就要按順序上電。在這種情況下，內(nèi)核電源的上電應(yīng)當(dāng)同步或提前于I/O緩沖器。
　　
采用TI同步降壓轉(zhuǎn)換控制器的電源解決方案具有極好的瞬間響應(yīng)和轉(zhuǎn)換效率性能，其應(yīng)用專門面向微處理器，如TI的C6000和C54xx產(chǎn)品線。此外，之所以采用滯后控制方法是為了保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和補償問題。

方案1：單電壓輸入應(yīng)用（Vin=5V）　　

TPS56100是一款開關(guān)模式的同步降壓電源控制器，能提供精確的可編程電壓輸出，適合5V單電源供電的微處理器應(yīng)用。1.3V～2.6V的參考電壓來源于可編程電壓引腳（VP）。通過VP引腳可將輸出電壓設(shè)置成等同于參考電壓，或者通過采樣電阻(R2,R3)(見圖1)將輸出電壓設(shè)置成參考電壓的倍數(shù)。TSP56100還具有一個輸入禁止引腳來控制上電順序和低電壓禁止，從而保證在啟動控制器之前，電源輸出沒有偏差。
　　
圖1是采用TPS56100的典型應(yīng)用電路，它具有可編程的降壓DC-DC轉(zhuǎn)換器。VP引腳和兩個外部電阻（R2，R3）決定可編程電壓的輸出范圍,大約是從1.3V～5V。輸出電壓Vo按以下公式計算：

Vo=（1+R2/R3）Vref

　　
方案2：雙電壓輸出應(yīng)用（Vin=5V和12V）
　　
作為一個同步降壓開關(guān)模式的電源控制器件，TPS56XX應(yīng)用在需要雙電壓輸出和寬電壓輸入范圍的直流負(fù)載應(yīng)用中（如多組DSP應(yīng)用）。采用TPS56xx的同步降壓轉(zhuǎn)換器具有固定輸出電壓(3.3V、2.5V、1.8V和1.5V),可為有負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)要求的DSP、高速存儲器和類似的處理器提供性能卓越的電源解決方案。

　　
帶有用戶選擇端的滯后控制器可有效消除負(fù)載變化所引起的上沖和下沖現(xiàn)象。輸入禁止引腳一方面用于控制上電順序,另一方面與低電壓禁止引腳確保系統(tǒng)電源在處理器運行之前電壓輸出正常。典型的應(yīng)用電路見圖2。具有精確的3.3V輸出是該電路的優(yōu)點。用TPS5615、TPS5618和TPS5625，將分別獲得2.5V、1.8V和1.5V的輸出電壓。
　　
基于TPS56xx的TI DSP電源解決方案參見圖3。關(guān)于1.5V內(nèi)核電源和3.3V I/O電源的應(yīng)用電路,參見先前的描述。將PWRGD引腳與另外一個電源的使能引腳相連,可產(chǎn)生電源開啟順序（先內(nèi)核上電，再外設(shè)上電）。大約10秒種之后（時間由C21，R10和R14設(shè)定，見圖2），PWRGD引腳電壓升高，從而驅(qū)動另外一個TPS56xx器件。
　　
方案3：寬輸入范圍單電壓應(yīng)用（Vin=4.5～25V）

　　
TITPS5602是一個雙通道同步降壓開關(guān)模式的電源控制器，具有雙通道和反饋控制快速的優(yōu)點。它是專為輸入電壓范圍寬的DSP應(yīng)用而設(shè)計的。由于每個通道都是獨立的，因此，可通過設(shè)置待命引腳來獲得上電和下電順序。寬輸入范圍和可調(diào)整的電壓輸出使TPS56xx適合多種應(yīng)用。

圖4是采用TPS5602的典型應(yīng)用電路。該電路包括一個輸出電壓為1.8V和3.3V的雙通道同步降壓轉(zhuǎn)換器。兩個輸出電壓不僅互不依賴，而且可通過取樣電阻（如R1、R2、R3和R4）調(diào)整它們的輸出范圍（大約在輸入電壓和1.2V之間）。輸出電壓OUT1和OUT2的方程式如下，其中參考電壓為1.185V。
Vout1=(1+R3/R2)Vref
Vout2=(1+R4/R1)Vref