基于 TPS62300 的小型解決方案可實(shí)現(xiàn)動態(tài)電壓管理

系統(tǒng)概覽

針對便攜式應(yīng)用的現(xiàn)代處理器大部分都有著集成的I2C接口，連接至外部電源管理單元。圖1顯示了生成自適應(yīng)核心電源的可選解決方案。處理器核心消耗的功率與工作頻率以及VCORE2成正比。

基于 TPS62300 （3MHz 同步降壓轉(zhuǎn)換器）和 DAC6571（10 位數(shù)模轉(zhuǎn)換器）的雙芯片解決方案將高準(zhǔn)確度和超小電壓步進(jìn)結(jié)合在了一起。

根據(jù)處理器的工作頻率，核心電壓可非常準(zhǔn)確地動態(tài)調(diào)節(jié)至較低限值，從而最小化功耗。使用該原則不僅可降低活動模式下的功耗，還可通過減少深度睡眠模式下的漏電流來延長待機(jī)時間。

TPS62300：核心電壓的中心

德州儀器（TI） 近期發(fā)布了TPS62300，它是新一代高頻降壓轉(zhuǎn)換器的旗艦產(chǎn)品，工作在3MHz的交換頻率上。先進(jìn)的求和比較器電壓模式控制拓?fù)涮嵘朔€(wěn)壓性能的新層次。最佳的瞬態(tài)響應(yīng)和輸出電壓準(zhǔn)確度可滿足現(xiàn)代核心所要求的最嚴(yán)格電壓規(guī)范。

TPS62300 可與低至 1.0mH 的電感以及低至4.7mF 的輸出電容共同工作，這就可以使用微型低成本的芯片電感。該器件還采用芯片級小型封裝（2mm x 1mm x 0.65mm），從而在小巧外觀解決方案的尺寸成為關(guān)鍵因素時，能夠滿足移動電話制造商的需求。

TPS62300：方便的動態(tài)電壓縮放

圖2顯示了簡化的TPS62300塊示意圖。其目的在于說明器件的增益架構(gòu)和控制回路設(shè)計(jì)。我們注意到，其不同于傳統(tǒng)穩(wěn)壓器的一個地方是輸出電壓的設(shè)置方式。

就傳統(tǒng)而言，參考電壓作用于故障放大器的正極，我們通過傳感輸出電壓并通過外部電阻器將其拆分為參考電壓，從而對所需的輸出電壓進(jìn)行編程。

TPS62300通過內(nèi)部低功率低偏移運(yùn)算放大器和外部電阻器編程放大參考電壓（VREF = 400mV） 至所需輸出電壓的三分之二，從而生成輸出電壓。該電壓成為"動力系"的參考，其DC封閉回路增益（APT）為1.5。

功率放大器中的固定封閉回路增益不僅提供不變的"小信號"瞬變響應(yīng)（不管編程輸出電壓如何），而且在L/C組合方面還實(shí)現(xiàn)了很嚴(yán)格的穩(wěn)壓誤差率和穩(wěn)健性。

圖3詳細(xì)給出了用于放大帶隙參考電壓的運(yùn)算放大器的實(shí)施情況。該低偏移運(yùn)算放大器可視為一個帶有A類輸出級的理想放大器，其特點(diǎn)是能夠提供電流，但不會吸收電流。

為了實(shí)現(xiàn)帶有負(fù)反饋的線性系統(tǒng)，帶隙緩沖放大器需用低于VREF （400mV）的DAC 電壓操作。只有這樣電流才能流出ADJ引腳，并通過R1和R2電阻器流向GND。

假定DAC電壓高于VREF，則VREF允許電流通過R1和R2的另一循環(huán)進(jìn)入ADJ引腳。由于運(yùn)算放大器輸出級（MOS1）只能提供電流，因此它不能再以線性模式工作。在這種情況下，用于電壓跟隨器配置的MOS1晶體管阻抗很高。實(shí)際上，為了"越過"ADJ電壓，我們只需將FB電壓保持高于內(nèi)部參考電壓（VREF）即可。

如果DAC電壓高于ADJ，參考進(jìn)入ADJ引腳的電阻，則應(yīng)考慮配備外部默認(rèn)電壓設(shè)置電阻器R1和R2（1MW