大电流低压降稳压器TPS759xx在雷达信号处理系统中的应用

2007-03-09 19:03:27来源: 互联网
摘要:TPS759xx是美国德州仪器公司生产的大电流低压降稳压器系列产品,该产品可广泛用于计算机、大型平板显示模块电源及带有嵌入式DSP、MPU、MCU和PLD产品的系统电源中。文中介绍了TPS759xx的特性、功能及TPS759xx在某雷达信号处理系统中的应用,并且给出了设计方案和应用电路。 关键词:LDO TPS759xx 信号处理系统 德州仪器(TI)公司推出的三个新型大电流低压降稳压器(LDO)系列产品分别是:最大输出电流为7.5A的TPS759xx;最大输出电流为5A的TPS755xx和最大输出电流为3A的TPS757xx。这些产品均采用TI专有的高级BiCMOS制造工艺技术,可获得极低的电压降。该系列器件可应用在那些对电压有特殊要求的场合,如要求从3.3V电源中得到2.5V稳压输出且满负载时高达7.5A的应用。该LED系列器件的典型应用包括计算机电源、大型平板显示模块,以及具有嵌入式数字信号处理器(DSP)、微处理器(MPU)、微控制器(MCU)和可编程逻辑器件(PLD)的设备电源。 1 TPS759xx的特性和引脚功能 1.1 主要特性 TPS759xx系列低压降稳压器的主要特性如下: %26;#183;最大输出电流为7.5A的低压降稳压器; %26;#183;具有1.5V、1.8V、2.5V、3.3V固定输出电压和1.22~5V的可调输出电压; %26;#183;具有开漏电源就绪(power-good)状态输出信号(只用于固定输出); %26;#183;当电流为7.5A时,典型压降为400mV(TPS75933); %26;#183;静态电流很低(典型值为125μA); %26;#183;具有快速的瞬态响应; %26;#183;固定输出电压的精精度为%26;#177;3%; %26;#183;采用5引脚TO-220和TO-263封装; %26;#183;具有热关断保护功能。 1.2 引脚功能 TPS759xx稳压器各个引脚的具体功能如下: EN:使能引脚,用于控制器件的使能或关闭。当EN为高电平时,器件禁止;为低电平时,器件使能。 PG:低电平有效,用于显示输出电压Vout的状态。当输出电压Vout达到规定电压的91%时,PG变为低阻抗状态;当Vout低于规定输出输出的91%时(例如在超负载状态下),PG为高阻态。PG端在开漏输出时应接一上拉电阻器。 FB:输出电压可调时,FB是电压反馈输入引脚。必须与输出端直接相连,以获得1.22V的最小输出电压,也可通过外部反馈电阻分压器来获得其他输出电压。FB端的布线要尽可能的短,以降低噪声。在FB端和Vout之间一般不加RC网络来滤掉噪声,因为这样会引起调节器振荡。 IN:输入引脚。 OUTPUT:输出引脚。 2 TPS759xx的工作原理 当输出为3.3V,7.5A、5A和3A的LDO系列稳压器的典型电压降分别为400mV、250mV和150mV。因此,这些稳压器可以轻而易举地从3.3V电源中获得2.5V输出。实际上,基于处理器的系统也越来越要求稳压器具有这种能力。表1给出了TPS759xx系列芯片的电压输出值。其中的TO-220和TO-263为封装形式。图1所示是TPS759xx采用固定电压输出的外围电路图。TPS759xx系列芯片的开漏电源就绪(Power Good)输出信号不但可减少元件数目、降低成本和节省电路板空间,而且对于那些需要从两个电压中获得上电顺序的应用也非常有用。通过指示稳压器的输出电压何时达到特定的范围,Power Good信号可激活组合电源中第二个电源的输出,借助该方法,两个独立电压可在Power Good的控制下有条不紊地开启。另外,TPS759xx系列LDO还可快速响应线性电压(line voltage)和负载电流的瞬态变化,具体的瞬态响应时间取决于特定的电路。在某些应用中,通常要求DSP、MPU、MCU和PLD必须迅速从省电的睡眠或待机状态进入全工作模式。该系列LDO的瞬态响应如此之快,足以满足上述应用的需要。此外,为了节约系统功耗,这三个LDO系列的所有成员都具有125μA的满负载静态电流。而当稳压器截止时,静态电流可降至1μA以下。 3 TPS75925在信号处理系统中的应用 3.1 系统供电电路 本信号处理系统采用ADI公司的ADSP TS101s芯片构成多片仿真雷达接收信号处理系统,系统主要由六个DSP、一个CPLD(Altera公司的EP1K30)、一个TPS75925、六个REG1117A_1.2组成。在以往使用MAX1951的经验基础上,经过多方面的设计考虑,本系统采用LDO器件TPS759xx系列芯片中的TPS75925来进行电源设计。从表1可以看出,在TPS759xx系列中,TPS75925可以输出2.5V的固定电压。系统中的DSPADSP TS101s在温度为25℃,时钟CCLK为250MHz时,其典型情况下的VDD(1.25V)供电电流典型值为1.2A,而VDD-IO的供电电流小于137mA。实际六个DSP的供电电流小于7.5A,因此,选用TPS75925这样的大电流低压降稳压器是较理想的。 表1 TPS759xx各芯片的电压输出值 TJ 典型电压输出 TO-220(KC) TO-263(KTT) -40℃~125℃ 3.3V TPS75933KC TPS75933KTT 2.5V TPS75925KC TPS75925KTT 1.8V TPS75918KC TPS75918KTT 1.5V TPS75915KC TPS75915KTT 1.22V~5V可调 TPS7590KC TPS75901KTT 系统中的TigerShare DSP有三个电源,其中数字3.3V(VDD-IO)为I/O供电;数字1.2V(VDD)为DSP内核供电;模拟1.2V(VDD-A)为内部锁相环和倍频电路供电。主机送来的+3.3V电压经过TPS75925可得到2.5V电压。各种DSP的数字1.2V(VDD)电源则可各用一个REG1117A_1.2将+2.5V转换成1.2V。六个DSP内部模块的1.2V(VDD)电压则可由同一DSP芯片的VDD(+1.2V)经滤波后提供。六个DSP上I/O口的3.3V电源则可直接由主机送来的+3.3V统一供给,同时也为CPLD的VCC_IO提供+3.3V电压。其中CPLD的Vcc_INT+(2.5V)直接由TPS75925的+2.5V输出进行滤波来获得。系统的供电框图如图2所示,图3所示是单片DSP的具体供电电路。 3.2 上电顺序 TPS75925采用的是TO-220封装。建议在设计PCB时,最好给TRS75925加上散热片,电源线要尽量粗。在TPS75925的前后应加上滤波网络,保证得到比较合适的电压。 图3 系统中的EP1K30产生上电复位波形和时序控制。由于EP1K30需要一个配置芯片,而且它和DSP存在一个上电先后的问题。也就是说,在上电后,如果CPLD芯片完成配置文件的读入时,DSP仍未上电稳定,则应充分延长Tstart_IO的低电平时间,以避免DSP上电未稳定而CPLD上电波形已结束。因此,应保证DSP上电稳定先于CPLD芯片配置文件的读入,此问题在系统设计时应予以充分重视,否则DSP将无法正常工作。TigerShare DSP要求数字3.3V和1.2V应同时上电,I/O电源3.3V后上电。本系统在数字3.3V输入端并联了一个大电容,而在数字1.2V输入端并联了一个小电容,其目的就是为了保证3.3V充电时间大于1.2V充电时间,以便很好地解决电源供电先后问题。 4 结束语 开发一个系统时,电源设计起着重要的作用。电路的选择更为重要,而选择一个性价比高、散热好、节省资源的电路是设计的关键。本文在应用实践的基础上给出了雷达信号处理系统的设计方法,经过实际工作测试,证明其性能是稳定的。
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