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

自從美國(guó)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(jì)始終是DSP應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一個(gè)重要的組成部分，TI公司的DSP家族一般要求有獨(dú)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(shí)時(shí)數(shù)據(jù)計(jì)算、因?yàn)樵谄銫PU內(nèi)部，部件的頻率開關(guān)轉(zhuǎn)換會(huì)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(duì)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(jì)，基于此，本文對(duì)該電源芯片進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，并設(shè)計(jì)了基于TPS767D301的TMS320F2812 DSP的電源電路。

TPS765D301的主要特點(diǎn)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(jì)中，其主要特點(diǎn)如下：

       ◆ 帶有可單獨(dú)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(shí)，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(shí)，靜態(tài)電流僅為1μA；

       ◆ 每路調(diào)整器各有一個(gè)開漏復(fù)位輸出，復(fù)位延遲時(shí)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(dòng)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(shí)，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(duì)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(shí)，復(fù)位端RESET立即變?yōu)榈碗娖?，此后即使V0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(shí)序圖，其中Vres為復(fù)位脈沖有效時(shí)的最小輸出電壓，兩路調(diào)整器可以單獨(dú)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(gè)電阻取樣網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)的，其連接方法如圖4所示，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)在輸入端加上一個(gè)0.1-0.047μF的陶瓷電容，并在輸出端加上一個(gè)大小為10-30μF，ESR在60mΩ-1.5Ω之間的電解電容以對(duì)輸出電壓進(jìn)行平滑，同時(shí)其開漏復(fù)位輸出端還應(yīng)通過一個(gè)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(shí)，輸出復(fù)位信號(hào)低電平，實(shí)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(shí)，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(gè)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(shí)候就會(huì)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L(zhǎng)2、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(gè)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(gè)電壓下降到其門限電壓以下，就會(huì)有一個(gè)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(duì)其主要特點(diǎn)、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(jì)的DSP應(yīng)用系統(tǒng)中而且工作穩(wěn)定可靠。