電源和復(fù)位電路設(shè)計
發(fā)布時間:2008/12/17 0:00:00 訪問次數(shù):534
tms320c5409型號dsp采用3.3v和1.8v電壓供電,其中i/o采用3.3v電壓,芯片內(nèi)核采用1.8v電壓,內(nèi)核采用低電壓供電可以降低整個芯片的工作功耗。本節(jié)介紹tps73xx系列的電壓轉(zhuǎn)換芯片,它們是ti公司為了配合c54xx系列dsp而專門設(shè)計的電壓轉(zhuǎn)換芯片。
tps73xx系列的電壓轉(zhuǎn)換芯片包括3種固定輸出電壓的穩(wěn)壓器:tps7333(3.3v)、tps7348(4.85v)以及tps7350(5v)。同時,該系列還提供輸出可調(diào)的低降落穩(wěn)壓器(ldo)tps7301(1.2~9.75v)。此外,tps73xx系列的ldo和早期的ldo電壓轉(zhuǎn)換芯片相比有許多優(yōu)點,例如改進節(jié)省功率的關(guān)斷方式,增加電源電壓監(jiān)控功能等。
常規(guī)的ldo穩(wěn)壓器采用pnp通路元件。pnp通路元件的基流正比于通過穩(wěn)壓器的負載電流,其實際工作電流比典型的靜態(tài)電流與負載電流關(guān)系曲線中給出的電流大。因此,采用pnp通路元件的電壓轉(zhuǎn)換芯片,可能會導(dǎo)致常規(guī)的ldo穩(wěn)壓器進人降落狀態(tài),從而使電流趨于飽和,為了維持負載電流,此時pnp通路元件的基極電流就會增加。如果這種情況發(fā)生在芯片上電期間,會導(dǎo)致較大的啟動電流,而限制的電源電流無法滿足啟動電路,將使啟動失敗。因此,當負載變化時,常規(guī)ldo穩(wěn)壓器可能無法正常工作。
tps73xx系列l(wèi)do克服了常規(guī)ldo穩(wěn)壓器的弊端,它具有非常低的靜態(tài)電流,即使對于變化較大的負載,靜態(tài)電流仍能保持穩(wěn)定。tps73xx系列l(wèi)do采用晶石金屬氧化物半導(dǎo)體(pmos,pachnolite metal-oxide-s emiconductor)晶體管來傳送電流。pmos元件的柵極是電壓驅(qū)動的,所要求的工作電流較低,且在全負載范圍內(nèi)其工作電流能保持不變。因而采用pmos通路元件的電壓轉(zhuǎn)換芯片,即使穩(wěn)壓器處于降落狀況,靜態(tài)電流仍然保持較低值。所以當負載發(fā)生變化時,tps73xx系列l(wèi)do仍能正常工作。
tps73xx的另一個特點是具有關(guān)斷特性。當關(guān)斷時,可以使電源輸出處于高阻狀態(tài)(基本上等于反饋分壓電阻),并使靜態(tài)電流減至0.5μa以下。當不使用關(guān)斷特性時,器件對使能端的躍變可以迅速做出反應(yīng),通常在120μs之后可重新建立起穩(wěn)定的輸出電壓。
tps73xx上電時,輸出電壓跟蹤輸入電壓。由于r巳set輸出是漏極開路的nmos,所以應(yīng)當使用上拉電阻,以確保顯示邏輯信號為高電平。因此,當輸入電壓接近有效reset信號所需的最小值(250時規(guī)定為1.5v,在整個推薦工作范圍內(nèi)為1.9v)時,reset輸出有效(低電平);當輸出電壓達到合適的正向輸入門限時,200μs(典型值)的超時周期開始(在此周期內(nèi),reset輸出保持低電平);一旦超時周期結(jié)束,reset輸出便變?yōu)闊o效。
在欠壓狀態(tài)下,tps73xx的reset輸出能啟動復(fù)位信號,該信號能實現(xiàn)對dsp的復(fù)位。tps73xx通過內(nèi)部的比較器來監(jiān)視穩(wěn)壓器的輸出電容,從而檢測輸出電壓是否處于欠壓狀態(tài)。當欠壓狀態(tài)發(fā)生時,reset輸出晶體管導(dǎo)通,使reset信號變?yōu)榈碗娖健?/p>
tps73xx電源掉電時,電源電壓監(jiān)控功能將被激活。當輸人電壓下降且達到降落電壓時,輸出電壓將隨輸人電壓的下降而線性地下降。當輸出電壓降至低于規(guī)定的負向輸人門限以下時,reset輸出變?yōu)橛行Вǖ碗娖剑。如果輸人電壓降至有效reset所需的最小值以下,那么reset是不確定的。因為電路具有監(jiān)視穩(wěn)壓器輸出電壓的功能,所以reset輸出可以被禁止穩(wěn)壓器觸發(fā),或者被任何能導(dǎo)致輸出降至規(guī)定的負向輸人門限以下的故障狀態(tài)(如輸出短路和低輸入電壓等)觸發(fā)。如果輸出電壓恢復(fù)正常(如故障排除后,穩(wěn)壓器恢復(fù)正常供電),內(nèi)部定時器將被啟動,它將在200μs(典型值)的超時周期內(nèi)使reset信號保持有效。
tps73xx電路中輸入和輸出電容的選擇。tps73xx不需要輸入電容。但當它離電源的距離大于幾英寸時,瓷片旁通電容(0.047pf至0.1μf)可以改進負載的瞬態(tài)響應(yīng)。如果有快速上升時間的大負載瞬變(數(shù)百毫安),就必須使用大容量的電解電容。通常必須選擇與tps73xx相匹配的輸人和輸出電容。如果輸入和輸出電容選擇不適當,那么瞬變負載或電源脈沖可能導(dǎo)致tps73xx復(fù)位信號的產(chǎn)生。如果使用的esr輸出電容較高,那么快于5μs的負載瞬變可能產(chǎn)生tps73xx復(fù)位信號。如果瞬變寬度很窄,那么瞬變期間內(nèi),輸出電壓的尖峰可以低于復(fù)位門限而不觸發(fā)tps73x的復(fù)位電路。在觸發(fā)復(fù)位電路之前,1μs的瞬變必須降至比門限低500mv。2μs的瞬變可以在剛好低于門限400mv處觸發(fā)reset。esr的輸出電容低,可以通過減少瞬變期間輸出電壓的下降而有助于正常工作,當預(yù)期可能發(fā)生快瞬變時,應(yīng)當使用低esr的輸出電容。
tps73xx與外部設(shè)備的連接。為了保證穩(wěn)壓器正常工作,外部設(shè)各的傳感器輸出端必須連接到tps73xx穩(wěn)壓器的輸入端,在tps73xx系列電壓轉(zhuǎn)換芯片的內(nèi)部,電源通過電阻分壓網(wǎng)絡(luò)連接至高阻寬帶放大器,噪聲拾取反饋通至穩(wěn)壓器輸出,這兩個端點之間的連線應(yīng)盡可能短。但是遠程檢測時,外部設(shè)各的傳感器輸出端可以在關(guān)鍵處進行連接,以改進連接的性能。連接的布線方式應(yīng)該盡量避免噪聲拾取或使噪聲
tms320c5409型號dsp采用3.3v和1.8v電壓供電,其中i/o采用3.3v電壓,芯片內(nèi)核采用1.8v電壓,內(nèi)核采用低電壓供電可以降低整個芯片的工作功耗。本節(jié)介紹tps73xx系列的電壓轉(zhuǎn)換芯片,它們是ti公司為了配合c54xx系列dsp而專門設(shè)計的電壓轉(zhuǎn)換芯片。
tps73xx系列的電壓轉(zhuǎn)換芯片包括3種固定輸出電壓的穩(wěn)壓器:tps7333(3.3v)、tps7348(4.85v)以及tps7350(5v)。同時,該系列還提供輸出可調(diào)的低降落穩(wěn)壓器(ldo)tps7301(1.2~9.75v)。此外,tps73xx系列的ldo和早期的ldo電壓轉(zhuǎn)換芯片相比有許多優(yōu)點,例如改進節(jié)省功率的關(guān)斷方式,增加電源電壓監(jiān)控功能等。
常規(guī)的ldo穩(wěn)壓器采用pnp通路元件。pnp通路元件的基流正比于通過穩(wěn)壓器的負載電流,其實際工作電流比典型的靜態(tài)電流與負載電流關(guān)系曲線中給出的電流大。因此,采用pnp通路元件的電壓轉(zhuǎn)換芯片,可能會導(dǎo)致常規(guī)的ldo穩(wěn)壓器進人降落狀態(tài),從而使電流趨于飽和,為了維持負載電流,此時pnp通路元件的基極電流就會增加。如果這種情況發(fā)生在芯片上電期間,會導(dǎo)致較大的啟動電流,而限制的電源電流無法滿足啟動電路,將使啟動失敗。因此,當負載變化時,常規(guī)ldo穩(wěn)壓器可能無法正常工作。
tps73xx系列l(wèi)do克服了常規(guī)ldo穩(wěn)壓器的弊端,它具有非常低的靜態(tài)電流,即使對于變化較大的負載,靜態(tài)電流仍能保持穩(wěn)定。tps73xx系列l(wèi)do采用晶石金屬氧化物半導(dǎo)體(pmos,pachnolite metal-oxide-s emiconductor)晶體管來傳送電流。pmos元件的柵極是電壓驅(qū)動的,所要求的工作電流較低,且在全負載范圍內(nèi)其工作電流能保持不變。因而采用pmos通路元件的電壓轉(zhuǎn)換芯片,即使穩(wěn)壓器處于降落狀況,靜態(tài)電流仍然保持較低值。所以當負載發(fā)生變化時,tps73xx系列l(wèi)do仍能正常工作。
tps73xx的另一個特點是具有關(guān)斷特性。當關(guān)斷時,可以使電源輸出處于高阻狀態(tài)(基本上等于反饋分壓電阻),并使靜態(tài)電流減至0.5μa以下。當不使用關(guān)斷特性時,器件對使能端的躍變可以迅速做出反應(yīng),通常在120μs之后可重新建立起穩(wěn)定的輸出電壓。
tps73xx上電時,輸出電壓跟蹤輸入電壓。由于r巳set輸出是漏極開路的nmos,所以應(yīng)當使用上拉電阻,以確保顯示邏輯信號為高電平。因此,當輸入電壓接近有效reset信號所需的最小值(250時規(guī)定為1.5v,在整個推薦工作范圍內(nèi)為1.9v)時,reset輸出有效(低電平);當輸出電壓達到合適的正向輸入門限時,200μs(典型值)的超時周期開始(在此周期內(nèi),reset輸出保持低電平);一旦超時周期結(jié)束,reset輸出便變?yōu)闊o效。
在欠壓狀態(tài)下,tps73xx的reset輸出能啟動復(fù)位信號,該信號能實現(xiàn)對dsp的復(fù)位。tps73xx通過內(nèi)部的比較器來監(jiān)視穩(wěn)壓器的輸出電容,從而檢測輸出電壓是否處于欠壓狀態(tài)。當欠壓狀態(tài)發(fā)生時,reset輸出晶體管導(dǎo)通,使reset信號變?yōu)榈碗娖健?/p>
tps73xx電源掉電時,電源電壓監(jiān)控功能將被激活。當輸人電壓下降且達到降落電壓時,輸出電壓將隨輸人電壓的下降而線性地下降。當輸出電壓降至低于規(guī)定的負向輸人門限以下時,reset輸出變?yōu)橛行Вǖ碗娖剑H绻斎穗妷航抵劣行eset所需的最小值以下,那么reset是不確定的。因為電路具有監(jiān)視穩(wěn)壓器輸出電壓的功能,所以reset輸出可以被禁止穩(wěn)壓器觸發(fā),或者被任何能導(dǎo)致輸出降至規(guī)定的負向輸人門限以下的故障狀態(tài)(如輸出短路和低輸入電壓等)觸發(fā)。如果輸出電壓恢復(fù)正常(如故障排除后,穩(wěn)壓器恢復(fù)正常供電),內(nèi)部定時器將被啟動,它將在200μs(典型值)的超時周期內(nèi)使reset信號保持有效。
tps73xx電路中輸入和輸出電容的選擇。tps73xx不需要輸入電容。但當它離電源的距離大于幾英寸時,瓷片旁通電容(0.047pf至0.1μf)可以改進負載的瞬態(tài)響應(yīng)。如果有快速上升時間的大負載瞬變(數(shù)百毫安),就必須使用大容量的電解電容。通常必須選擇與tps73xx相匹配的輸人和輸出電容。如果輸入和輸出電容選擇不適當,那么瞬變負載或電源脈沖可能導(dǎo)致tps73xx復(fù)位信號的產(chǎn)生。如果使用的esr輸出電容較高,那么快于5μs的負載瞬變可能產(chǎn)生tps73xx復(fù)位信號。如果瞬變寬度很窄,那么瞬變期間內(nèi),輸出電壓的尖峰可以低于復(fù)位門限而不觸發(fā)tps73x的復(fù)位電路。在觸發(fā)復(fù)位電路之前,1μs的瞬變必須降至比門限低500mv。2μs的瞬變可以在剛好低于門限400mv處觸發(fā)reset。esr的輸出電容低,可以通過減少瞬變期間輸出電壓的下降而有助于正常工作,當預(yù)期可能發(fā)生快瞬變時,應(yīng)當使用低esr的輸出電容。
tps73xx與外部設(shè)備的連接。為了保證穩(wěn)壓器正常工作,外部設(shè)各的傳感器輸出端必須連接到tps73xx穩(wěn)壓器的輸入端,在tps73xx系列電壓轉(zhuǎn)換芯片的內(nèi)部,電源通過電阻分壓網(wǎng)絡(luò)連接至高阻寬帶放大器,噪聲拾取反饋通至穩(wěn)壓器輸出,這兩個端點之間的連線應(yīng)盡可能短。但是遠程檢測時,外部設(shè)各的傳感器輸出端可以在關(guān)鍵處進行連接,以改進連接的性能。連接的布線方式應(yīng)該盡量避免噪聲拾取或使噪聲
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