DSP電源系統的低功耗設計

　2．2 工作原理

　　TPS62290降壓調整器有兩種工作模式：PWM模式和節能模式。當負載電流增大時(shí)，工作于PWM模式，當負載電流減小時(shí)，自動(dòng)轉入節能模式以減小系統功耗。

　　在PWM模式下，TPS62290使用獨特的快速響應電壓控制器將輸入電壓供給負載，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載。這一階段，電流逐漸上升，當上升到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。

　　當MODE引腳置為低電平時(shí)，TPS62290工作于節能模式。當負載電流減小時(shí)，也會(huì )自動(dòng)轉入節能模式。當工作于節能模式時(shí)，其工作頻率會(huì )降低，負載電流接近靜態(tài)電流，輸出電壓會(huì )比正常工作的輸出電壓高大約1％。此時(shí)，輸出電壓會(huì )受到PFM比較器的監視，一旦輸出電壓降低，器件發(fā)出一個(gè)PFM電流脈沖，觸發(fā)高壓MOSFET開(kāi)關(guān)管，使電感電流上升。當定時(shí)結束時(shí)，高壓MOSFET開(kāi)關(guān)管關(guān)閉，低壓MOSFET開(kāi)關(guān)管工作，直到電感電流為零。

　　TPS62290有效地將電流傳遞給輸出電容和負載。如果負載電流降低，則輸出電壓會(huì )上升，如果輸出電壓等于或是高于PFM比較器的極限電壓，芯片將停止工作進(jìn)入睡眠模式，此時(shí)電流約為15μA，整個(gè)電源系統的功耗達到最低。

　　2．3 可調輸出電壓原理

　　TPS62290的電壓輸出范圍為0．6V～Uin(Uin為輸入電壓)，通過(guò)外接一個(gè)電阻取樣網(wǎng)絡(luò )實(shí)現輸出電壓的調整。其連接方法如圖2所示。

可調輸出電壓可由下式計算得到：

　　其中Uref=0．6V(內部基準電壓)，為了減小反饋網(wǎng)絡(luò )的電流，R2的值為l80kΩ或是360kΩ，R1與R2的和不能超過(guò)lMΩ，以抑制噪聲。外部反饋電容C1必須具有良好的負載瞬態(tài)響應特性，其取值范圍為22～33pF。電感L的取值為1．5～4．7μH，輸出電容的取值范圍4．7～22μF。在PCB布線(xiàn)時(shí)，連接FB引腳的線(xiàn)路要遠離噪聲源，以減少干擾。

　　2．4 輸出濾波器設計

　　TPS62290外接電感的取值范圍為1．5～4．7μH，輸出電容的取值范圍為4．7～22μF，最優(yōu)工作狀態(tài)下，電感為2．2μH，輸出電容取10μF。不同的工作狀態(tài)，電感和電容的最佳取值不同。為了工作穩定，電感取值不得低于1μH，輸出電容不得低于3．5μF。

　　(1)電感的選擇

　　電感的取值直接影響到浪涌電流的大小。電感的選擇主要依據是DC阻抗和飽和電流。電感的浪涌電流隨著(zhù)感應系數的增加而減小，隨著(zhù)輸入和輸出電壓的增加而增加。在PFM模式下，電感也會(huì )影響到輸出電壓的波動(dòng)。電感取值大，輸出電壓波紋小，PFM頻率高，電感取值小，輸出電壓波紋大，PFM頻率低。

　　可以根據下式確定電感的大?。?p align="center" sizset="6" sizcache="3">