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(多图) 高性能信号处理器件的电源定序

来源:电子产品世界/John Tucker / David Daniels?? 2005年11月20日 ?? 收藏0

?????? 诸如 DSP 与 FPGA 等高性能信号处理器件要求多种针对内核及 I/O 电压生成不同电压的电源。电源输出上电和断电顺序对器件操作和长期可靠性至关重要。德州仪器 (TI) 提供的 SWIFT? 系列高集成度电源管理 IC 能够满足上述电路必需的电源定序要求。

?????? SWIFT? 稳压器集成了所有设计高性能负载点 dc/dc转换器所需的有源组件:低电阻功率MOSFET、MOSFET驱动程序、脉宽调制比较器以及误差放大器。完成 dc/dc 转换器设计的外围器件是无源的,如感应器、电容器和电阻器。根据设计,SWIFT? 器件已专门用于实现灵活方便的定序而进行了设计。特别是 TPS54X10 与 TPS54X80,这两种器件类型能够在上述应用中良好运行。这些器件可在 3~6V 的输入电压范围内工作,并可降压至 0.891V,而且具备3、6、8、9A 的额定版本。每种器件都具备两种集成的 MOSFET,从而可提供

同步校正功能以及超过90%的高效率。TPS54X10 器件具备集成的软启动功能,可控制启动时的浪涌电流。TPS54X80 具有集成的定序特性。两种器件均包括可与处理器上电复位输入相连的电源安全讯号功能。

?????? TPS54X80 专门针对具有关键电源定序要求的应用而设计。TPS54X80 可轻松实现上电定序的比例、同步或顺序模式。该器件具有 TRACKIN 引脚,可实施不同的定序方法。TRACKIN 引脚具备一个模拟多路器,其可将 0.891V 的内部参考电压与 TRACKIN 引脚上的电压相比较,并可将较低电压与误差放大器的非反向节点相连(见图1)。

TRACKIN 引脚具备一个模拟多路器,其可将 0.891V 的内部参考电压与 TRACKIN 引脚上的电压相比较,并可将较低电压与误差放大器的非反向节点相连

?????? 当 TRACKIN 引脚电压低于内部参考电压时,TRACKIN 引脚电压便为有效的参考电源。选择TRACKIN 引脚上的分压电阻器(如 R1 与 R2)将能够确定上电定序方法。通过选择适当的TRACKIN 分压比率,可实施比例或同步跟踪。如图1b所示,使用电阻电容器 (RC) 电路而不使用电阻分压器将实施顺序定序。

?????? 通过选择TRACKIN引脚上分压器的电阻器值,可实施比例定序。图1中的电阻器 R3 及 R4 在正常操作时调节内核的输出电压。图1中的R1和R2决定定序方法。为简化定序设计,不管定序方法如何,R1与R3的电阻器值均应相等。因为定序应用启动时要求内核电源低于I/O电源,所以R2 应当低于 R4 的值。同样,对于上电时内核电源应高于I/O电源的应用而言,R2应当大于R4。如果最大压差不能超出轨之间范围,则使用等式 1 计算 R2,其中 DV 表示I/O与内核电源之间的最大压差。

公式

?????? 与比例实施相似,同步定序也采用TRACKIN引脚上的分压器进行实施。同步定序的目的是,在上电及断电时最小化电源输出间的压差。我们可以使用等式2来计算R1/R2的比例。

公式

?????? 对于同步定序而言,如果 R1 与 R3 相等,则 R2 将总与 R4 相等。图2b中的波形显示了典型的同步启动波形。在断电时,如果I/O电源高度负载且内核电源轻微负载的话,则轨间的差异最小。这是由于内核电源吸收电流的速度赶不上I/O电源下降的速度。在I/O输出上添加更多降压电容将控制此情况。

?????? 如图1b 所示,我们通过电阻电容器 (RC) 电路将 I/O电源的电源好 (PWRGD) 引脚连接至 TPS54680 内核转换器的TRACKIN 引脚,从而实施顺序启动。电阻器R6发送PWRGD信号至Vin电源。电容器C4从TRACKIN接地。在图2c的启动波形中,+3.3V I/O电源首先上升。当电源达到其最终的3.3V稳定状态值时,PWRGD引脚的漏极开路输出释放TRACKIN引脚,且内核电源将以RC时间常量的速度上升。C4电容器用于在内核电源启动时最小化浪涌电流。当TPS54X10 I/O电源的SSENA较低或当 I/O 电压低于良好的稳定电压的 90% 时,PWRGD引脚启动,并降低TRACKIN引脚。 理想情况下,I/O及内核电源将以同电源上电时相反的顺序断电。如果内核没有负载或负载较轻,当 I/O 轨断电时,则 TPS54X80 器件可吸收电流并将输出电容器中存储的能量传输至输入电容器。


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DSP? 电源? 高性能?

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