基于TPS54350的紅外熱像儀電源設(shè)計(jì)

紅外熱像儀是一種利用紅外探測(cè)器將看不見(jiàn)的紅外輻射轉(zhuǎn)換成可見(jiàn)圖像的被動(dòng)成像儀器，其對(duì)紅外圖像實(shí)時(shí)處理的特點(diǎn)要求配套DSP有很高的處理速度。而且，紅外設(shè)備熱敏性高，易受溫度等環(huán)境因素的影響，在不同的應(yīng)用場(chǎng)合需要不同的處理方法。因此，一個(gè)穩(wěn)定而可靠的電源系統(tǒng)是至關(guān)重要的。本系統(tǒng)采用了TMS320DM6437來(lái)實(shí)現(xiàn)電源系統(tǒng)，可根據(jù)環(huán)境的變化而采用不同的算法和參數(shù)。

根據(jù)TMS320DM6437的數(shù)據(jù)手冊(cè)，其需要VCORE (1.2V)、VDDR(1.8V)和VI/O(3.3V)三種電源，內(nèi)核電源的最大電流為597mA，而I/O電源的最大工作電流是25mA。另外，還需考慮上電順序。同時(shí)，熱像儀的調(diào)焦電機(jī)需12V電源，其他IC選用3.3V器件，因此，整個(gè)系統(tǒng)需12V，3.3V，1.8V及1.2V四種電壓。

電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)
TPS54350是具有內(nèi)部MOSFET的高效 DC/DC轉(zhuǎn)換器，連續(xù)輸出電流為3 A時(shí)，支持輸入電壓范圍為4.5～20V，可使設(shè)計(jì)人員直接通過(guò)中壓總線(xiàn)(而非依賴(lài)額外的低電壓總線(xiàn))為DSP、FPGA和微處理器供電。TPS54350構(gòu)成的DC/DC轉(zhuǎn)換器效率高達(dá)90％以上，非常適用于低功耗的液晶顯示屏、監(jiān)視器、液晶電視機(jī)、硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器、視頻圖像卡以及9V或12V墻式適配器的負(fù)載穩(wěn)壓裝置。TPS54350的輸出電壓可調(diào)低至0.891V（精確度為1%）；PWM 頻率固定為250kHz、500kHz或250～700kHz的可調(diào)節(jié)范圍，還具有完善的保護(hù)功能。因此，TPS54350符合系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。

1 TPS54350引腳功能
VIN：電壓輸入引腳，范圍為4.5～20V，必須旁路連接一個(gè)低等效串聯(lián)電阻(ESR)的10μF陶瓷電容器。

UVLO：欠壓閉鎖輸出。

PWRGD：開(kāi)漏輸出。該引腳為低電平時(shí)，表示輸出低于期望的輸出電壓值。

RT：頻率設(shè)置引腳。在RT引腳與模擬地（AGND）之間接一個(gè)電阻器來(lái)設(shè)置轉(zhuǎn)換頻率。將RT引腳與地連接或是懸空，可以來(lái)得到一個(gè)內(nèi)部的備選頻率。

SYNC：雙向I/O同步引腳，當(dāng)RT引腳懸空或置低時(shí)，SYNC為輸出；當(dāng)它與一個(gè)下降沿信號(hào)連接時(shí)，亦可作為一個(gè)輸入端口來(lái)同步系統(tǒng)時(shí)鐘。

ENA：使能引腳，低于0.5V時(shí)，芯片停止工作；懸空時(shí)被使能。

COMP：誤差放大器輸出。

VSENSE：誤差放大器轉(zhuǎn)換節(jié)點(diǎn)，基準(zhǔn)電壓值。

AGND：模擬地，內(nèi)部與感應(yīng)模擬地電路連接。與PGND和POWERPAD連接。

PGND：電源地，與AGND和POWERPAD連接。

VBIAS：內(nèi)部8.0V偏置電壓，引腳要接一個(gè)0.1μF的陶瓷電容。

PH：相位，與外部LC濾波器連接；

BOOT：在BOOT引腳與PH引腳之間連接一個(gè)0.1μF的陶瓷電容。

2 電路分析
① 輸出電壓可調(diào)
TPS54350的輸出電壓是可調(diào)的，如圖1所示，通過(guò)改變電阻R2 的值來(lái)得到期望的輸出電壓值。R2的計(jì)算公式為：

R2=（R1×0.891）/(V0-0.891) (1)

圖1中的輸入電壓為12V，為得到3.3V的輸出電壓，將R1取一定值1kΩ，此時(shí)根據(jù)公式（1）計(jì)算可得，R2＝374Ω。

圖1 12V轉(zhuǎn)3.3V/1.8V典型電路