DSP電源系統(tǒng)的低功耗設(shè)計已受到越來越多的關(guān)注。TPS62290是TI公司最新推出的適用于DSP低功耗設(shè)計的開關(guān)穩(wěn)壓電源芯片。本文詳細(xì)介紹了該芯片的主要特點(diǎn)、工作原理及典型應(yīng)用電路，提出一種基于TPS62290的DSP雙電源解決方案。
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當(dāng)MODE引腳置為低電平時，TPS62290工作于節(jié)能模式。當(dāng)負(fù)載電流減小時，也會自動轉(zhuǎn)入節(jié)能模式。當(dāng)工作于節(jié)能模式時，其工作頻率會降低，負(fù)載電流接近靜態(tài)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(jiān)視，一旦輸出電壓降低，器件發(fā)出一個PFM電流脈沖，觸發(fā)高壓MOSFET開關(guān)管，使電感電流上升。當(dāng)定時結(jié)束時，高壓
MOSFET開關(guān)管關(guān)閉，低壓MOSFET開關(guān)管工作，直到電感電流為零。
TPS62290有效地將電流傳遞給輸出電容和負(fù)載。如果負(fù)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，芯片將停止工作進(jìn)入睡眠模式，此時電流約為15μA，整個電源系統(tǒng)的功耗達(dá)到最低。
2．3 可調(diào)輸出電壓原理
TPS62290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(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)輸出電壓的調(diào)整。其連接方法如圖2所示。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/181473.htm
可調(diào)輸出電壓可由下式計算得到：
其中Uref=0．6V(內(nèi)部基準(zhǔn)電壓)，為了減小反饋網(wǎng)絡(luò)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(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)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(yuǎn)離噪聲源，以減少干擾。
2．4 輸出濾波器設(shè)計
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(yōu)工作狀態(tài)下，電感為2．2μH，輸出電容取10μF。不同的工作狀態(tài)，電感和電容的最佳取值不同。為了工作穩(wěn)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。電感的選擇主要依據(jù)是DC阻抗和飽和電流。電感的浪涌電流隨著感應(yīng)系數(shù)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(jù)下式確定電感的大?。?/p>
其中f-開關(guān)頻率(2．25MHz)、L一電感值、 AIL一波峰電流、ILmax一最大電感電流實(shí)際中常用的方法是：將TPS62290的最大開關(guān)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系列芯片的輸出電容推薦使用陶瓷電容，因?yàn)榈虴SR的陶瓷電容可以抑制輸出電壓波紋，電介質(zhì)選用X7R或X5R。在高頻情況下，若采用Y5V和Z5U電介質(zhì)的電容，其電容值隨溫度的變化而變化，不宜采用。
在額定負(fù)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(diào)整器工作于節(jié)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 電路設(shè)計
DSP雙電源解決方案如圖3所示。關(guān)于此電路的幾點(diǎn)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(jié)。
3)U1的使能端接+5V高電平，上電輸出1．8V電壓，供給DSP內(nèi)核。
4)U2的使能端接1．8V電壓，當(dāng)Ul輸出1．8V電壓時使能U2輸出3．3V電壓，供給DSP的I／O，這樣就實(shí)現(xiàn)了核電壓先上電，I／O電壓后上電。
5)1．8V和3．3V數(shù)字電壓分別通過鐵氧體磁珠L3、L4進(jìn)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(jié)。
7)電感L1、L2的取值參加本文2．4節(jié)。
8)MODE引腳接地，芯片工作于節(jié)能模式，功耗降低。
4 結(jié)論
DSP復(fù)雜的電源系統(tǒng)對供電要求越來越高，如何在保證DSP高性能穩(wěn)定工作的條件下，降低DSP系統(tǒng)的功耗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低功耗電源系統(tǒng)設(shè)計的開關(guān)電源芯片，并設(shè)計了基于該芯片的雙電源方案，滿足DSP系統(tǒng)要求的上電順序。
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