双路输出低压差电压调整器TPS767D301及其应用

2006-09-27 13:59:51来源: 电子元器件应用

引言

自从美国TI公司推出通用可编程DSP芯片以来,DSP技术得到了突飞猛进的发展,但DSP的电源设计始终是DSP应用系统设计的一个重要的组成部分,TI公司的DSP家族一般要求有独立的内核电源和IO电源,由于DSP在系统中要承担大量的实时数据计算、因为在其CPU内部,部件的频率开关转换会使系统功耗大大增加,所以,降低DSP内部CPU供电电压无疑是降低系统功耗最有效的方法之一[1]。如TMS320F2812 DSP的核电压为1.9V,IO电压为3.3V;因此,传统的线性稳压器(如78XX系列)已经不能满足要求,面对这些要求,TI公司推出了一些双路低压差电源调整器,即Low Drop Regulator,其中TPS767D301是其最近推出的双路低压差(且其中一路还可调)电压调整器,非常适合于DSP应用系统中的电源设计,基于此,本文对该电源芯片进行了详细的介绍,并设计了基于TPS767D301的TMS320F2812 DSP的电源电路。

TPS765D301的主要特点及引脚功能

TPS767D301是TI公司推新推出的双路低压差电源调整器,主要应用在需要双电源供电的DSP设计中,其主要特点如下:

◆ 带有可单独供电的双路输出,一路固定输出电压为3.3V,另一路输出电压可以调节,范围为1.5-5.5V;

◆ 每路输出电流的范围为0-1A;

◆ 电压差[2]大小与输出电流成正比,且在最大输出电流为1A时,最大电压差仅为350mV;

◆ 具有超低的典型静态电流(85μA),器件无效状态时,静态电流仅为1μA;

◆ 每路调整器各有一个开漏复位输出,复位延迟时间为200ms;

◆ 28引脚的TSSOP PowerPAD封装形式可保证良好的功耗特性;

◆ 工作温度范围为-40℃-125℃,且每路调整器都有温度自动关闭保护功能。

图1是TPS767D301引脚排列图,各引脚的功能如表1所列。



内部结构与工作原理

TPS767D301的内部原理框图如图2所示,其中图2(a)为3.3V固定输出调整器的内部原理图,图2(b)是可调输出调整器内部原理图,从图2可以看出,及器件由误差放大器,电压比较器、基准电压(1.1834V)、取样电阻网络、200ms延迟电路以及PMOS调整管构成。调整器工作时,应保证使能端EN为低电平,IN端加输入电压V1后,输出端OUT就有电压输出,取样电阻用于网络对输出电压进行采样,以与基准电压(1.1834V)进行比较,当输出电压Vo而低于复位下门限电平VIT-时,复位端RESET立即变为低电平,此后即使V0又很快恢复到高于复位上门限电平VIT+,依然有效,但低电平脉冲将延迟20ms。图3为该调整器时序图,其中Vres为复位脉冲有效时的最小输出电压,两路调整器可以单独供电,并分别输出,亦可一起供电。



表2所列的是TPS767D301的极限参数。

TPS767D301的可调输出原理及电路连接方法

TPS767D301中的可调电压调整器输出可以1.5-5.5V范围内进行调节,这种调整主要是通过外接一个电阻取样网络来实现的,其连接方法如图4所示,设计时应在输入端加上一个0.1-0.047μF的陶瓷电容,并在输出端加上一个大小为10-30μF,ESR在60mΩ-1.5Ω之间的电解电容以对输出电压进行平滑,同时其开漏复位输出端还应通过一个上拉电阻与正电压相连接,当输出电压低于复位门限电平时,输出复位信号低电平,实际上,此复位输出端也可以悬空不用。

可调的输出电压可由下式决定:

其中:Vref=1.1834V

R1和R2的取值应该保证通过它们的电流在50μA左右,它们的取值既不能太大也不能太小[3],一般说来,推荐选择R2=30.1KΩ,由此可通过(1)式可得R1取值公式为:

典型电压输出时,R1和R2的取值见表3所列。

基于TPS767D301低压差调节器的TMS320F2812电源电路

TMS320F2812是TI公司最新推出的专门应用于电机控制的高性能DSP。该芯片采取双电源供电,分别是1.9V的核电源和3.3V的I/O电源,每种电源又分为数字电源和模拟电源、即数字1.9V、模拟1.9V、数字3.3V和模拟3.3V;另外,在上电次序上,I/O电源和核电源的上电先后顺序也存在一起要求[4,基于TPS767D301的TMS320F2812电源电路如图5所示。

为了提高可靠性,外部纯净+5V电源输入在经过了一个铁氧体磁珠进行滤波后进入电源芯片,将3.3V固定输出调整器的使能端接地,这样,在上电的时候就会建立起3.3V电压,该3.3V可使三极管2N2222饱和导通,从而把可调输出调整器的使能端拉为低电平,再通过设置合适的取样电阻网络使输出为1.9V,从而解决了两路不同电压输出以及它们的上电次序问题,另外,1.9V和3.3V数字电压分别通过铁氧体磁珠L2、L3进行滤波,可构成1.9V的模拟电源和3.3V的模拟电源。之后,将两路调整器的复位输出端并联起来再通过一个上拉电阻与3.3V相连接到DSP的复位输出端,这样,一旦1.9V或3.3V中任何一个电压下降到其门限电压以下,就会有一个200ms的低电平脉冲来使DSP复位。

结束语

TPS767D301是TI公司最新推出的双路低压差可调电压调整器,本文对其主要特点、引脚功能、内部结构、工作原理以及可调输出原理及典型电源电路接法进行了详细介绍,给出了一种基于TPS767D301的TMS320F2812 DSP电源电路。目前,该电路已成功应用到笔者所设计的DSP应用系统中而且工作稳定可靠。

关键字:电压  复位  压差  电源

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