雙路輸出低壓差電壓調整器TPS767D301及其應用

引言

自從美國ti公司推出通用可編程dsp芯片以來(lái)，dsp技術(shù)得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，但dsp的電源設計始終是dsp應用系統設計的一個(gè)重要的組成部分，ti公司的dsp家族一般要求有獨立的內核電源和io電源，由于dsp在系統中要承擔大量的實(shí)時(shí)數據計算、因為在其cpu內部，部件的頻率開(kāi)關(guān)轉換會(huì )使系統功耗大大增加，所以，降低dsp內部cpu供電電壓無(wú)疑是降低系統功耗最有效的方法之一[1]。如tms320f2812 dsp的核電壓為1.9v，io電壓為3.3v；因此，傳統的線(xiàn)性穩壓器（如78xx系列）已經(jīng)不能滿(mǎn)足要求，面對這些要求，ti公司推出了一些雙路低壓差電源調整器，即low drop regulator，其中tps767d301是其最近推出的雙路低壓差（且其中一路還可調）電壓調整器，非常適合于dsp應用系統中的電源設計，基于此，本文對該電源芯片進(jìn)行了詳細的介紹，并設計了基于tps767d301的tms320f2812 dsp的電源電路。

tps765d301的主要特點(diǎn)及引腳功能

tps767d301是ti公司推新推出的雙路低壓差電源調整器，主要應用在需要雙電源供電的dsp設計中，其主要特點(diǎn)如下：

◆ 帶有可單獨供電的雙路輸出，一路固定輸出電壓為3.3v，另一路輸出電壓可以調節，范圍為1.5-5.5v；

◆ 每路輸出電流的范圍為0-1a；

◆ 電壓差[2]大小與輸出電流成正比，且在最大輸出電流為1a時(shí)，最大電壓差僅為350mv；

◆ 具有超低的典型靜態(tài)電流（85μa），器件無(wú)效狀態(tài)時(shí)，靜態(tài)電流僅為1μa；

◆ 每路調整器各有一個(gè)開(kāi)漏復位輸出，復位延遲時(shí)間為200ms；

◆ 28引腳的tssop powerpad封裝形式可保證良好的功耗特性；

◆ 工作溫度范圍為-40℃-125℃，且每路調整器都有溫度自動(dòng)關(guān)閉保護功能。

圖1是tps767d301引腳排列圖，各引腳的功能如表1所列。

內部結構與工作原理

tps767d301的內部原理框圖如圖2所示，其中圖2（a）為3.3v固定輸出調整器的內部原理圖，圖2（b）是可調輸出調整器內部原理圖，從圖2可以看出，及器件由誤差放大器，電壓比較器、基準電壓（1.1834v）、取樣電阻網(wǎng)絡(luò )、200ms延遲電路以及pmos調整管構成。調整器工作時(shí)，應保證使能端en為低電平，in端加輸入電壓v1后，輸出端out就有電壓輸出，取樣電阻用于網(wǎng)絡(luò )對輸出電壓進(jìn)行采樣，以與基準電壓（1.1834v）進(jìn)行比較，當輸出電壓vo而低于復位下門(mén)限電平vit-時(shí)，復位端reset立即變?yōu)榈碗娖?，此后即使v0又很快恢復到高于復位上門(mén)限電平vit+，依然有效，但低電平脈沖將延遲20ms。圖3為該調整器時(shí)序圖，其中vres為復位脈沖有效時(shí)的最小輸出電壓，兩路調整器可以單獨供電，并分別輸出，亦可一起供電。

表2所列的是tps767d301的極限參數。

tps767d301的可調輸出原理及電路連接方法

tps767d301中的可調電壓調整器輸出可以1.5-5.5v范圍內進(jìn)行調節，這種調整主要是通過(guò)外接一個(gè)電阻取樣網(wǎng)絡(luò )來(lái)實(shí)現的，其連接方法如圖4所示，設計時(shí)應在輸入端加上一個(gè)0.1-0.047μf的陶瓷電容，并在輸出端加上一個(gè)大小為10-30μf，esr在60mω-1.5ω之間的電解電容以對輸出電壓進(jìn)行平滑，同時(shí)其開(kāi)漏復位輸出端還應通過(guò)一個(gè)上拉電阻與正電壓相連接，當輸出電壓低于復位門(mén)限電平時(shí)，輸出復位信號低電平，實(shí)際上，此復位輸出端也可以懸空不用。

可調的輸出電壓可由下式?jīng)Q定：

其中：vref=1.1834v

r1和r2的取值應該保證通過(guò)它們的電流在50μa左右，它們的取值既不能太大也不能太小[3]，一般說(shuō)來(lái)，推薦選擇r2=30.1kω，由此可通過(guò)（1）式可得r1取值公式為：

典型電壓輸出時(shí)，r1和r2的取值見(jiàn)表3所列。

基于tps767d301低壓差調節器的tms320f2812電源電路

tms320f2812是ti公司最新推出的專(zhuān)門(mén)應用于電機控制的高性能dsp。該芯片采取雙電源供電，分別是1.9v的核電源和3.3v的i/o電源，每種電源又分為數字電源和模擬電源、即數字1.9v、模擬1.9v、數字3.3v和模擬3.3v；另外，在上電次序上，i/o電源和核電源的上電先后順序也存在一起要求[4，基于tps767d301的tms320f2812電源電路如圖5所示。

為了提高可靠性，外部純凈+5v電源輸入在經(jīng)過(guò)了一個(gè)鐵氧體磁珠進(jìn)行濾波后進(jìn)入電源芯片，將3.3v固定輸出調整器的使能端接地，這樣，在上電的時(shí)候就會(huì )建立起3.3v電壓，該3.3v可使三極管2n2222飽和導通，從而把可調輸出調整器的使能端拉為低電平，再通過(guò)設置合適的取樣電阻網(wǎng)絡(luò )使輸出為1.9v，從而解決了兩路不同電壓輸出以及它們的上電次序問(wèn)題，另外，1.9v和3.3v數字電壓分別通過(guò)鐵氧體磁珠l2、l3進(jìn)行濾波，可構成1.9v的模擬電源和3.3v的模擬電源。之后，將兩路調整器的復位輸出端并聯(lián)起來(lái)再通過(guò)一個(gè)上拉電阻與3.3v相連接到dsp的復位輸出端，這樣，一旦1.9v或3.3v中任何一個(gè)電壓下降到其門(mén)限電壓以下，就會(huì )有一個(gè)200ms的低電平脈沖來(lái)使dsp復位。

結束語(yǔ)

tps767d301是ti公司最新推出的雙路低壓差可調電壓調整器，本文對其主要特點(diǎn)、引腳功能、內部結構、工作原理以及可調輸出原理及典型電源電路接法進(jìn)行了詳細介紹，給出了一種基于tps767d301的tms320f2812 dsp電源電路。目前，該電路已成功應用到筆者所設計的dsp應用系統中而且工作穩定可靠。