基于TPS759XX系列的信號處理系統(tǒng)的電源設(shè)計

引言
在大型的通信信號處理系統(tǒng)和雷達(dá)信號處理系統(tǒng)中，器件規(guī)模不斷擴(kuò)大，對電源的性能和功率及其外圍濾波電路地要求也越來越高，電源設(shè)計對于一個系統(tǒng)的正常工作起著至關(guān)重要的作用。
在實(shí)際應(yīng)用中，通常利用線性電源或者開關(guān)電源給整個系統(tǒng)供電，而對于每一塊獨(dú)立電路板上的每一個集成芯片則需要DC-DC電壓調(diào)節(jié)器分別調(diào)節(jié)后供電。線性調(diào)節(jié)器的輸入電流接近于輸出電流，它的效率(輸出功率/輸入功率)接近于輸出/輸入電壓比。因此，壓差是一個非常重要的性能，因?yàn)楦偷膲翰钜馕吨叩男?。LDO線性穩(wěn)壓器的低壓差特性有利于改善電路的總體效率，本文采用的就是LDO線性穩(wěn)壓器。

信號處理系統(tǒng)的
板級電源設(shè)計
某信號處理電路板由外部統(tǒng)一提供+12V和+5V直流電源，電路板上的主要集成芯片包括A/D和D/A轉(zhuǎn)換芯片、時鐘晶振及時鐘驅(qū)動、輸出驅(qū)動、CPLD(或FPGA)以及DSP芯片等。
對于模擬部分，利用+12V直流電源經(jīng)過電壓調(diào)節(jié)器轉(zhuǎn)化成+5V和+3.3V電壓。對于CPLD(或FPGA)和DSP通常有一種以上的供電要求：對于CPLD(或FPGA)，一般輸入/輸出供電電壓是+3.3V，內(nèi)核供電電壓為2.5V；對于DSP，以ADI公司的DSP芯片ADSP TS101為例，其對供電電壓和電流的要求如表1所示。多芯片系統(tǒng)中，由于所需驅(qū)動電流較大，因此只有TPS759XX這類大電流輸出電壓調(diào)節(jié)器能滿足要求。

TPS759XX系列
電壓調(diào)節(jié)器概述
TPS759XX系列是TI公司專門為DSP、ASIC和FPGA等多芯片系統(tǒng)供電而設(shè)計的LDO線性穩(wěn)壓器，其主要特性如下：
最大輸出電流為7.5A，屬于TI公司TPS系列線性電源中輸出電流最大的之一，因此特別適用于ADSP這類需要大電流驅(qū)動的芯片。
可以提供固定1.5v、1.8v、2.5v、3.3v等典型電壓，對于特殊的電壓要求，輸出可調(diào)節(jié)，可以通過串聯(lián)適當(dāng)阻值的電阻來獲得需要的電壓值。
使能引腳EN低電平有效，如輸入TTL高電平信號，則調(diào)節(jié)器進(jìn)入睡眠方式，靜態(tài)電流減小到1mA。
Dropout電壓很低，大約幾百毫伏，大小與輸出電流成正比。靜態(tài)電流很低，且與輸出負(fù)載無關(guān)。

TPS759XX應(yīng)用配置考慮
電阻
TPS759XX系列電壓調(diào)節(jié)器的典型應(yīng)用電路如圖1所示。輸出固定時，F(xiàn)B(PG)引腳用于指示輸出電壓的狀態(tài)；輸出電壓可調(diào)節(jié)時，F(xiàn)B引腳用于電壓反饋輸入引腳，在VO和FB之間配置電阻可以獲得所需電壓。
對于可編程的TPS759XX系列，輸出電壓利用下式計算：
VO=Vref(1+R1/R2)
這里內(nèi)部參考電壓Vref=1.224V。
選擇電阻R1和R2應(yīng)該保證分壓電流大約為40mA。推薦選擇R2=30.1kW，R1根據(jù)輸出電壓的給定值來確定：
R1=(VO/Vref-2)R2
濾波電容
為了保證輸入的穩(wěn)定性，在輸入電壓和地之間要連接瓷片電容(0.22~1mF)，并且要盡量靠近輸入電壓引腳安裝。由于電源本身存在阻抗，會引起輸入電壓下降，當(dāng)降到一定程度時，TPS759XX將停止工作，因此最好和瓷片電容并聯(lián)一大電解電容(電容或者鋁電容)，電容值的范圍為47~1000mF。

PCB板設(shè)計考慮
LDO線性調(diào)節(jié)器產(chǎn)生的熱量與它在工作過程中做的功成正比。所有的集成電路都有一個最大允許的節(jié)點(diǎn)溫度，超過此溫度，器件將不能正常工作。所以，系統(tǒng)設(shè)計者必須考慮運(yùn)行環(huán)境，使運(yùn)行節(jié)點(diǎn)溫度不超過最大溫度。
通常情況下，線性調(diào)節(jié)器的最大功率可通過下式計算：
Pdmax =(VI(avg)-VO(avg))IO(avg)+VI(avg)