• 供电系统的技术解析
    发布日期:2019-08-05 04:55   来源:未知   阅读:

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  介绍德州仪器公司推出的内含MOSFET的TPS54350型高效DC—DC变换器的特性及引脚功能。描述TPS54350在某信号处理器供电系统中的应用。给出供电系统的详细设计方案和参考电路.同时也对实际工作中可能出现的问题进行了讨论,供硬件设计者参考。 TPS54350是德州仪器(TI)新推出的一款内置MOSFET的高效DC/DC变换器.采用小型16引脚HISSOP封装.连续输出电流为3 A时,输入电压范围为4.5 V~20 V。该变换器极大地简化了负载电源管理的设计,使得设计人员可直接通过中压总线(而不依赖额外的低电压总线)为数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)及微处理器供电。TPS554350 SWIFT(采用集成FET技术的开关)DC/DC变换器的效率高达90%以上,非常适用于低功耗工业与商用电源、带液晶显示屏(LCD)的监视器与电视、硬盘驱动、视频图像卡以及9 V或12V墙式适配器负载点稳压装置。

  VIN:电压输入引脚,范围为4.5V~20V,必须旁路连接一个低等效串联电阻(ESR)的10μF陶瓷电容器:

  PWRGD:开漏输出。该引脚为低电平时,表示输出低于期望的输出电压值。PWRGD比较器的输出端有一个内部的上升沿滤波器:

  RT:频率设置引脚。在RT引脚与地(AGND)之间接一只电阻器.设置转换频率。将RT引脚接地或悬空可以得到一个内部备选频率;

  SYNC:双向I/O同步引脚。当RT引脚悬空或置低电平时,SYNC为输出:当它与一个下降沿信号连接时,亦可作为一个输入端口来同步系统时钟:

  AGND:模拟地,内部与感应模拟地电路连接。与PGND和PowerPAD连接:

  VBIAS:内部8.0 v偏置电压。该引脚要接1只0.1 μF的陶瓷电容器:

  TPS54530支持中等范围的电流输出.能够将输出电压降至0.891 V.其精度可达l%。TPS54530集成了高端MOSFET和一个可选择的低端外部MOS-FET栅极驱动器。此外,该器件还采用了高性能电压误差放大器,极大地改善了瞬时条件下的性能,从而可灵活选择输出滤波电感器与电容器。开关频率固定在250 kHz或500 kHz,也可以将其升高到7OO kHz,以缩小无源组件的尺寸。

  图1示出TPS54350的实际应用电路,图中给出的是其中一种情况,其输出电压是可变的,通过改变电阻器R2的阻值,可得到期望的输出电压值。图l中的输入电压为12 V,输出电压为3.3 V,其中R2的计算公式为:

  表1给出当Rl=l kΩ和R1=10 kΩ,时的几种输出电压下的R2的值。笔者设计的系统就是应用图1所示的电路来实现。根据不同的输出电压要求赋给R2不同的阻值,其阻值的取法可参照表l。另外,对于设计者来说,设计电路时要考虑到表2所列的几个因素。本系统中的R。=l kΩ。

  本信号处理系统采用的是ADl公司的TS201S型ADSP组成的多片某仿真雷达信号处理系统.系统主要由5个DSP、1个FPGA和7个TPS54350组成。在以往使用的MAXl951和。PEGlll7的经验基础上.经过多方面的设计考虑,采用了TPS54350型DC/DC变换器.从表1可以看出.TPS54350可以输出3.3 V、2.5 V和1.2V的电压。系统中的DSP采用240 MHz时钟,每个指令周期约为4.17 ns。根据TS201S型ADSP的工作条件可知,当温度为25℃、时钟CCLK(为250 MHz时,典型情况下的VDD(1.25V)供电电流典型值为1.2 A,VDD的供电电流小于137 mA。TPS54350的额定输出电压为3 A.所以此系统的设计是合理的。

  T37S54350采用小型16引脚HTSSOP封装。http://www.26333h.com把学习教育、调查研究,根据以往的经验,建议设计PC板时最好给TPS54350加上散热片,电源线的前后均加上滤波网络,尽量保证得到比较合适的电压。

  系统中的EPlK30产生上电复位波形和时序控制。由于EPlK30需要一个配置电路,而且它和DSP存在一个上电先后的问题。即在上电后,如果FPGA完成配置文件的读入时.DSP仍未上电稳定.则应充分延长TStart_I0的低电平时间,以避免DSP上电未稳定而FPGA上电波形已结束的情况发生。因此。应保证DSP上电稳定先于FPGA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。TigerSharc TS201S要求数字2.5V和l-2V应同时上电。若无法严格同步,则应保证内核1.2V电源先上电.I/0的2.5 V电源后上电。本系统在数字2.5 V输入端并联了一个大容量电容器.在数字1.2 V输入端并联了一个小容量电容器.其目的就是为了保证2.5V充电时间大于1.2V充电时间.来解决电源供电先后的问题。 设计一个系统时.电源的设计起着重要的作用。电路的选择更为重要,选择一个性价比高、散热性能好、节省资源的电路是设计的关键。本文是在总结实践经验的基础上进行论述的,该雷达信号处理系统经过实际工作测试.证明其性能是很稳定的.供其他硬件设计者借鉴。虹姐图库hj688com

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