DSP電源系統(tǒng)的低功耗設(shè)計(jì)已受到越來(lái)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(jì)的開(kāi)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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技術(shù)方案與實(shí)用技巧
從一定程度上說(shuō)，選擇什么樣的DSP就決定系統(tǒng)處于什么樣的功耗層次。在實(shí)際應(yīng)用中，電源系統(tǒng)直接決定了DSP能否在高性能低功耗的情況下工作，因此，一個(gè)穩(wěn)定而可靠的電源系統(tǒng)是至關(guān)重要的。
TI公司最新推出的TPS6229X系列開(kāi)關(guān)電源芯片有兩種工作模式：PWM模式和節(jié)能模式。在額定負(fù)載電流下，芯片處于PWM模式，高效穩(wěn)定的為DSP供電，當(dāng)負(fù)載電流降低時(shí)，芯片自動(dòng)轉(zhuǎn)入節(jié)能模式，以減小系統(tǒng)功耗，適宜于DSP系統(tǒng)的低功耗設(shè)計(jì)，本文主要介紹了該芯片的特點(diǎn)，并給出了基于此芯片的DSP電源電路。
l DSP電源特點(diǎn)
1．1 電源要求
TI公司的DSP需要給CPU、FLASH、ADC及I／O等提供雙電源供電，分別為1．8V或2．5V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1．8V(2．5V)、模擬1．8V(2．5V)，數(shù)字3．3V，模擬3．3V。相對(duì)與模擬電源和數(shù)字電源，也要求有模擬地和數(shù)字地。數(shù)字電源與模擬電源單獨(dú)供電，數(shù)字地與模擬地分開(kāi)，單點(diǎn)連接。
DSP大多采用數(shù)字電源供電，可以通過(guò)數(shù)字電源來(lái)獲得模擬電源，主要有兩種方式： (1)數(shù)字電源與模擬電源、數(shù)字地與模擬地之間加電感或鐵氧體磁珠構(gòu)成無(wú)源濾波網(wǎng)絡(luò)。鐵氧體磁珠在低頻時(shí)阻抗很低，在高頻時(shí)很高，可以抑制高頻干擾，從而消除數(shù)字電路的噪聲。 (2)采用多路穩(wěn)壓器。方法(1)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能滿(mǎn)足一般的應(yīng)用要求，方法(2)有更好的去耦效果，但電路復(fù)雜成本高。
1．2 供電次序
TI公司DSP采用雙電源供電，因此，需要考慮上電、掉電順序。大部分DSP芯片要求內(nèi)核電壓先上電，I／O電壓后上電。因?yàn)槿绻挥蠧PU內(nèi)核獲得供電，周邊I／O沒(méi)有供電，對(duì)芯片不會(huì)產(chǎn)生損害，只是沒(méi)有輸入輸出能力而已；如果周邊I／O獲得供電而CPU內(nèi)核沒(méi)有加電，那么DSP緩沖驅(qū)動(dòng)部分的三極管處于未知狀態(tài)下工作，這是很危險(xiǎn)的。但是也有要求I／O電壓先上電，內(nèi)核電壓后上電，如TMS320F2812。
在設(shè)計(jì)不同DSP芯片的電源系統(tǒng)時(shí)，要根據(jù)其不同的電源特點(diǎn)，否則可能造成整個(gè)電源系統(tǒng)的損壞。
2 TPS62290芯片介紹
2．1 芯片特點(diǎn)
TPS62290是TI公司最新推出的高效率同步降壓DC／DC轉(zhuǎn)換器，應(yīng)用于手機(jī)、掌上電腦、便攜式媒體播放器以及低功耗DSP電源設(shè)計(jì)中，其主要有以下特點(diǎn)：
?輸出電流高達(dá)1000mA
?輸入電壓范圍為2．3～6V
?固定工作頻率為2．25MHz
?輸出電壓誤差范圍為一1．5％～1．5％
?輕載下采用節(jié)能模式
?靜態(tài)電流約15μA
?最大占空比為100％
?芯片采用2×2×0．8mm SON封裝
圖l是TPS62290封裝圖，各引腳功能如表l所示。
2．2 工作原理
TPS62290降壓調(diào)整器有兩種工作模式：PWM模式和節(jié)能模式。當(dāng)負(fù)載電流增大時(shí)，工作于PWM模式，當(dāng)負(fù)載電流減小時(shí)，自動(dòng)轉(zhuǎn)入節(jié)能模式以減小系統(tǒng)功耗。
在PWM模式下，TPS62290使用獨(dú)特的快速響應(yīng)電壓控制器將輸入電壓供給負(fù)載，在每個(gè)周期的開(kāi)始觸發(fā)高壓MOSFET開(kāi)關(guān)管，電流從輸入電容經(jīng)過(guò)高壓MOSFET開(kāi)關(guān)和電感流向輸出電容和負(fù)載。這一階段，電流逐漸上升，當(dāng)上升到PWM的極限電流時(shí)觸發(fā)比較器，關(guān)閉高壓MOSFET開(kāi)關(guān)管。當(dāng)高壓MOSFET開(kāi)關(guān)管的電流過(guò)大時(shí)也會(huì)觸發(fā)電流極限比較器將其關(guān)閉。經(jīng)過(guò)一段死區(qū)時(shí)間，低壓MOSFET整流器工作，電感電流逐漸降低，電流從電感流向輸出電容和負(fù)載，通過(guò)低壓MOSFET整流器再流回電感中。在下個(gè)周期開(kāi)始時(shí)，時(shí)鐘信號(hào)又關(guān)閉低壓MOSFET整流器并且打開(kāi)高壓MOSFET開(kāi)關(guān)管，如此循環(huán)往復(fù)。
評(píng)論