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(多图) 基于 TPS54310的雷达视频信号模拟器的电源设计

刘东海?? 任勇峰?? 李圣昆?? 2008年10月20日 ?? 收藏0

  其中:td为输出延时时间(s);C(88)为SS/ENA引脚所接电容(μF);t(SS)为输出电压上升延迟时间(s)。本系统设计的内核电压电路中C(SS)=0.039μF,如图1、图2所示。而外围I/O电压电路中C(SS)=0.1 μF,如图3所示。根据式(3)、式(4)计算内核电压的td、t(SS)分别为9.36 ms和5.46 ms;外围I/O电压的td、t(SS)分别为24 ms和14 ms。将产生内核电压的TPS54310的PWRGD引脚接至SS/ENA引脚,这样,即使电容击穿,在开始上电时,产生内核电压的TPS54310的输出未达到阈值,PWRGD输出低电平,产生外围I/O电压的TPS54310处于关闭状态,直至内核电压稳定。这样可确保内核先上电:掉电时,产生内核电压的TPS54310的输出低于阈值,PWRGD引脚输出低电平,产生外围I/O电压的TPS54310的输出关断,保证外围I/O先断电。

  3 电压监控与复位电路

  在雷达视频信号模拟器的设计中,由于视频卡电路的高频特性,开关的电磁辐射和线路噪声都将干扰电路的器件工作电压。且DSP、FPGA对其工作电压要求较高,偏差不能超过5%,一旦工作电压超出该偏差,长时间工作容易缩短器件寿命甚至烧毁。因此,系统设计需要通过电压监控电路实时监控器件工作电压,确保系统提供稳定正常的电压。

  电压监控电路的工作原理:系统上电期间,监控器件的复位信号保持有效,使DSP和其他器件始终处于复位状态,一旦监控的电压值都达到规定的门限电压,则释放复位,DSP等器件即可正常工作。在工作过程中,如果任一监控电压低于门限值,监控器件再次发送复位信号使系统复位。

  电压监控与复位电路采用TI公司的TPS3307-18D实现。TPS3307-18D是一款微处理器电源控制器,可同时输出高电平有效和低电平有效的复位信号;同时监控三路独立的电压:3.3 V、1.8 V、可调电压;具有内部定时器,复位后即使监控电压均已

  超过门限值,仍需200 ms才能退出复位状态,这样可确保系统在复位期间完成初始化。本系统的DSP、FPGA等器件的复位信号均是低电平有效,因此采用TPS3307-18D的RESET信号实现复位,采用RESET作为复位指示,实现系统中的3.3 V、1.8 V、1.2 V(放大到3.6 V)的电压监控,电压监控与复位电路如图4所示。只要TPS3307-18D的供电电压高于1.1 V,当所监控电压中任意一个电压低于其门限值,就可发出复位信号,使相关器件复位。另外,TpS3307-18D还具有一个手动复位信号,通过复位按钮手动复位。

电压监控与复位电路图

点击看原图

  4 PCB布局及外围器件选择

  由于开关DC-DC存在高频干扰,故在PCB布局及外围器件选择时应注意合理布线及选择恰当的外围器件,能有效降低开关噪声。布线中应注意的是:输出电容的位置要靠近电感的输出端:功率电感布线要尽量宽;误差放大器的反馈输入端要远离功率电感等。为使TPS54310在大负载下正常工作,要使其热焊盘大面积接地,加快散热;而其外围器件则应选用带有屏蔽罩的功率电感和低ESR的输出电容。

  5 结束语

  经使用证明,本系统设计的电源系统能为雷达视频模拟器提供稳定的电源,同时转换率高达92%、输出电压纹波小于0.05 V、输出功率最大可达19 W、动态响应快。另外,电压监控与复位电路使整个系统长期稳定工作,同时也避免因电压波动而造成DSP加载异常,所以本系统设计的电源系统也适用于其他DSP系统应用场合。


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TPS54310? 雷达? 视频信号? 模拟器?

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