大電流低壓降穩壓器TPS759xx在雷達信號處理系統中的應用

摘要：TPS759xx是美國德州儀器公司生產(chǎn)的大電流低壓降穩壓器系列產(chǎn)品，該產(chǎn)品可廣泛用于計算機、大型平板顯示模塊電源及帶有嵌入式DSP、MPU、MCU和PLD產(chǎn)品的系統電源中。文中介紹了TPS759xx的特性、功能及TPS759xx在某雷達信號處理系統中的應用，并且給出了設計方案和應用電路。

關(guān)鍵詞：LDO TPS759xx 信號處理系統

德州儀器（TI）公司推出的三個(gè)新型大電流低壓降穩壓器（LDO）系列產(chǎn)品分別是：最大輸出電流為7.5A的TPS759xx；最大輸出電流為5A的TPS755xx和最大輸出電流為3A的TPS757xx。這些產(chǎn)品均采用TI專(zhuān)有的高級BiCMOS制造工藝技術(shù)，可獲得極低的電壓降。該系列器件可應用在那些對電壓有特殊要求的場(chǎng)合，如要求從3.3V電源中得到2.5V穩壓輸出且滿(mǎn)負載時(shí)高達7.5A的應用。該LED系列器件的典型應用包括計算機電源、大型平板顯示模塊，以及具有嵌入式數字信號處理器（DSP）、微處理器（MPU）、微控制器（MCU）和可編程邏輯器件（PLD）的設備電源。

1 TPS759xx的特性和引腳功能

1．1 主要特性

TPS759xx系列低壓降穩壓器的主要特性如下：

?最大輸出電流為7.5A的低壓降穩壓器；

?具有1.5V、1.8V、2.5V、3.3V固定輸出電壓和1.22～5V的可調輸出電壓；

?具有開(kāi)漏電源就緒（power-good）狀態(tài)輸出信號（只用于固定輸出）；

?當電流為7.5A時(shí)，典型壓降為400mV（TPS75933）；

?靜態(tài)電流很低（典型值為125μA）；

?具有快速的瞬態(tài)響應；

?固定輸出電壓的精精度為±3%；

?采用5引腳TO-220和TO-263封裝；

?具有熱關(guān)斷保護功能。

1．2 引腳功能 系統中的EP1K30產(chǎn)生上電復位波形和時(shí)序控制。由于EP1K30需要一個(gè)配置芯片，而且它和DSP存在一個(gè)上電先后的問(wèn)題。也就是說(shuō)，在上電后，如果CPLD芯片完成配置文件的讀入時(shí)，DSP仍未上電穩定，則應充分延長(cháng)Tstart_IO的低電平時(shí)間，以避免DSP上電未穩定而CPLD上電波形已結束。因此，應保證DSP上電穩定先于CPLD芯片配置文件的讀入，此問(wèn)題在系統設計時(shí)應予以充分重視，否則DSP將無(wú)法正常工作。TigerShare DSP要求數字3.3V和1.2V應同時(shí)上電，I/O電源3.3V后上電。本系統在數字3.3V輸入端并聯(lián)了一個(gè)大電容，而在數字1.2V輸入端并聯(lián)了一個(gè)小電容，其目的就是為了保證3.3V充電時(shí)間大于1.2V充電時(shí)間，以便很好地解決電源供電先后問(wèn)題。

TPS759xx穩壓器各個(gè)引腳的具體功能如下：

EN：使能引腳，用于控制器件的使能或關(guān)閉。當EN為高電平時(shí)，器件禁止；為低電平時(shí)，器件使能。

PG：低電平有效，用于顯示輸出電壓Vout的狀態(tài)。當輸出電壓Vout達到規定電壓的91%時(shí)，PG變?yōu)榈妥杩範顟B(tài)；當Vout低于規定輸出輸出的91%時(shí)（例如在超負載狀態(tài)下），PG為高阻態(tài)。PG端在開(kāi)漏輸出時(shí)應接一上拉電阻器。

FB：輸出電壓可調時(shí)，FB是電壓反饋輸入引腳。必須與輸出端直接相連，以獲得1.22V的最小輸出電壓，也可通過(guò)外部反饋電阻分壓器來(lái)獲得其他輸出電壓。FB端的布線(xiàn)要盡可能的短，以降低噪聲。在FB端和Vout之間一般不加RC網(wǎng)絡(luò )來(lái)濾掉噪聲，因為這樣會(huì )引起調節器振蕩。

IN：輸入引腳。

OUTPUT：輸出引腳。

2 TPS759xx的工作原理

當輸出為3.3V，7.5A、5A和3A的LDO系列穩壓器的典型電壓降分別為400mV、250mV和150mV。因此，這些穩壓器可以輕而易舉地從3.3V電源中獲得2.5V輸出。實(shí)際上，基于處理器的系統也越來(lái)越要求穩壓器具有這種能力。表1給出了TPS759xx系列芯片的電壓輸出值。其中的TO-220和TO-263為封裝形式。圖1所示是TPS759xx采用固定電壓輸出的外圍電路圖。TPS759xx系列芯片的開(kāi)漏電源就緒（Power Good）輸出信號不但可減少元件數目、降低成本和節省電路板空間，而且對于那些需要從兩個(gè)電壓中獲得上電順序的應用也非常有用。通過(guò)指示穩壓器的輸出電壓何時(shí)達到特定的范圍，Power Good信號可激活組合電源中第二個(gè)電源的輸出，借助該方法，兩個(gè)獨立電壓可在Power Good的控制下有條不紊地開(kāi)啟。另外，TPS759xx系列LDO還可快速響應線(xiàn)性電壓（line voltage）和負載電流的瞬態(tài)變化，具體的瞬態(tài)響應時(shí)間取決于特定的電路。在某些應用中，通常要求DSP、MPU、MCU和PLD必須迅速從省電的睡眠或待機狀態(tài)進(jìn)入全工作模式。該系列LDO的瞬態(tài)響應如此之快，足以滿(mǎn)足上述應用的需要。此外，為了節約系統功耗，這三個(gè)LDO系列的所有成員都具有125μA的滿(mǎn)負載靜態(tài)電流。而當穩壓器截止時(shí)，靜態(tài)電流可降至1μA以下。

3 TPS75925在信號處理系統中的應用

3.1 系統供電電路

本信號處理系統采用ADI公司的ADSP TS101s芯片構成多片仿真雷達接收信號處理系統，系統主要由六個(gè)DSP、一個(gè)CPLD（Altera公司的EP1K30）、一個(gè)TPS75925、六個(gè)REG1117A_1.2組成。在以往使用MAX1951的經(jīng)驗基礎上，經(jīng)過(guò)多方面的設計考慮，本系統采用LDO器件TPS759xx系列芯片中的TPS75925來(lái)進(jìn)行電源設計。從表1可以看出，在TPS759xx系列中，TPS75925可以輸出2.5V的固定電壓。系統中的DSPADSP TS101s在溫度為25℃，時(shí)鐘CCLK為250MHz時(shí)，其典型情況下的VDD（1.25V）供電電流典型值為1.2A，而VDD-IO的供電電流小于137mA。實(shí)際六個(gè)DSP的供電電流小于7.5A，因此，選用TPS75925這樣的大電流低壓降穩壓器是較理想的。

表1 TPS759xx各芯片的電壓輸出值

系統中的TigerShare DSP有三個(gè)電源，其中數字3.3V（VDD-IO）為I/O供電；數字1.2V(VDD)為DSP內核供電；模擬1.2V(VDD-A)為內部鎖相環(huán)和倍頻電路供電。主機送來(lái)的+3.3V電壓經(jīng)過(guò)TPS75925可得到2.5V電壓。各種DSP的數字1.2V（VDD）電源則可各用一個(gè)REG1117A_1.2將+2.5V轉換成1.2V。六個(gè)DSP內部模塊的1.2V(VDD)電壓則可由同一DSP芯片的VDD（+1.2V）經(jīng)濾波后提供。六個(gè)DSP上I/O口的3.3V電源則可直接由主機送來(lái)的+3.3V統一供給，同時(shí)也為CPLD的VCC_IO提供+3.3V電壓。其中CPLD的Vcc_INT+(2.5V)直接由TPS75925的+2.5V輸出進(jìn)行濾波來(lái)獲得。系統的供電框圖如圖2所示，圖3所示是單片DSP的具體供電電路。

3．2 上電順序

TPS75925采用的是TO-220封裝。建議在設計PCB時(shí)，最好給TRS75925加上散熱片，電源線(xiàn)要盡量粗。在TPS75925的前后應加上濾波網(wǎng)絡(luò )，保證得到比較合適的電壓。

圖3

4 結束語(yǔ)

開(kāi)發(fā)一個(gè)系統時(shí)，電源設計起著(zhù)重要的作用。電路的選擇更為重要，而選擇一個(gè)性?xún)r(jià)比高、散熱好、節省資源的電路是設計的關(guān)鍵。本文在應用實(shí)踐的基礎上給出了雷達信號處理系統的設計方法，經(jīng)過(guò)實(shí)際工作測試，證明其性能是穩定的。