基于高性能信號處理器件TPS54X80的電源定序實(shí)現

諸如 DSP 與 FPGA 等高性能信號處理器件要求多種針對內核及 I/O 電壓生成不同電壓的電源。電源輸出上電和斷電順序對器件操作和長(cháng)期可靠性至關(guān)重要。德州儀器 (TI) 提供的 SWIFT? 系列高集成度電源管理 IC 能夠滿(mǎn)足上述電路必需的電源定序要求。

　　SWIFT? 穩壓器集成了所有設計高性能負載點(diǎn) dc/dc轉換器所需的有源組件：低電阻功率MOSFET、MOSFET驅動(dòng)程序、脈寬調制比較器以及誤差放大器。完成 dc/dc 轉換器設計的外圍器件是無(wú)源的，如感應器、電容器和電阻器。根據設計，SWIFT? 器件已專(zhuān)門(mén)用于實(shí)現靈活方便的定序而進(jìn)行了設計。特別是 TPS54X10 與 TPS54X80，這兩種器件類(lèi)型能夠在上述應用中良好運行。這些器件可在 3～6V 的輸入電壓范圍內工作，并可降壓至 0.891V，而且具備3、6、8、9A 的額定版本。每種器件都具備兩種集成的 MOSFET，從而可提供同步校正功能以及超過(guò)90%的高效率。TPS54X10 器件具備集成的軟啟動(dòng)功能，可控制啟動(dòng)時(shí)的浪涌電流。TPS54X80 具有集成的定序特性。兩種器件均包括可與處理器上電復位輸入相連的電源安全訊號功能。

　　TPS54X80 專(zhuān)門(mén)針對具有關(guān)鍵電源定序要求的應用而設計。TPS54X80 可輕松實(shí)現上電定序的比例、同步或順序模式。該器件具有 TRACKIN 引腳，可實(shí)施不同的定序方法。TRACKIN 引腳具備一個(gè)模擬多路器，其可將 0.891V 的內部參考電壓與 TRACKIN 引腳上的電壓相比較，并可將較低電壓與誤差放大器的非反向節點(diǎn)相連(見(jiàn)圖1)。

　　當 TRACKIN 引腳電壓低于內部參考電壓時(shí)，TRACKIN 引腳電壓便為有效的參考電源。選擇TRACKIN 引腳上的分壓電阻器(如 R1 與 R2)將能夠確定上電定序方法。通過(guò)選擇適當的TRACKIN 分壓比率，可實(shí)施比例或同步跟蹤。如圖1b所示，使用電阻電容器 (RC) 電路而不使用電阻分壓器將實(shí)施順序定序。

　　通過(guò)選擇TRACKIN引腳上分壓器的電阻器值，可實(shí)施比例定序。圖1中的電阻器 R3 及 R4 在正常操作時(shí)調節內核的輸出電壓。圖1中的R1和R2決定定序方法。為簡(jiǎn)化定序設計，不管定序方法如何，R1與R3的電阻器值均應相等。因為定序應用啟動(dòng)時(shí)要求內核電源低于I/O電源，所以R2 應當低于 R4 的值。同樣，對于上電時(shí)內核電源應高于I/O電源的應用而言，R2應當大于R4。如果最大壓差不能超出軌之間范圍，則使用等式 1 計算 R2，其中 DV 表示I/O與內核電源之間的最大壓差。

　　與比例實(shí)施相似，同步定序也采用TRACKIN引腳上的分壓器進(jìn)行實(shí)施。同步定序的目的是，在上電及斷電時(shí)最小化電源輸出間的壓差。我們可以使用等式2來(lái)計算R1/R2的比例。

　　對于同步定序而言，如果 R1 與 R3 相等，則 R2 將總與 R4 相等。圖2b中的波形顯示了典型的同步啟動(dòng)波形。在斷電時(shí)，如果I/O電源高度負載且內核電源輕微負載的話(huà)，則軌間的差異最小。這是由于內核電源吸收電流的速度趕不上I/O電源下降的速度。在I/O輸出上添加更多降壓電容將控制此情況。

　　如圖1b 所示，我們通過(guò)電阻電容器 (RC) 電路將 I/O電源的電源好 (PWRGD) 引腳連接至 TPS54680 內核轉換器的TRACKIN 引腳，從而實(shí)施順序啟動(dòng)。電阻器R6發(fā)送PWRGD信號至Vin電源。電容器C4從TRACKIN接地。在圖2c的啟動(dòng)波形中，+3.3V I/O電源首先上升。當電源達到其最終的3.3V穩定狀態(tài)值時(shí)，PWRGD引腳的漏極開(kāi)路輸出釋放TRACKIN引腳，且內核電源將以RC時(shí)間常量的速度上升。C4電容器用于在內核電源啟動(dòng)時(shí)最小化浪涌電流。當TPS54X10 I/O電源的SSENA較低或當 I/O 電壓低于良好的穩定電壓的 90% 時(shí)，PWRGD引腳啟動(dòng)，并降低TRACKIN引腳。 理想情況下，I/O及內核電源將以同電源上電時(shí)相反的順序斷電。如果內核沒(méi)有負載或負載較輕，當 I/O 軌斷電時(shí)，則 TPS54X80 器件可吸收電流并將輸出電容器中存儲的能量傳輸至輸入電容器。

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