DSP电源系统的低功耗设计

时结束时，高压MOSFET开关管关闭，低压MOSFET开关管工作，直到电感电流为零。

　　TPS62290有效地将电流传递给输出电容和负载。如果负载电流降低，则输出电压会上升，如果输出电压等于或是高于PFM比较器的极限电压，芯片将停止工作进入睡眠模式，此时电流约为15μA，整个电源系统的功耗达到最低。

2．3 可调输出电压原理

　　TPS62290的电压输出范围为0．6V～Uin(Uin为输入电压)，通过外接一个电阻取样网络实现输出电压的调整。其连接方法如图2所示。

可调输出电压可由下式计算得到：

　　其中Uref=0．6V(内部基准电压)，为了减小反馈网络的电流，R2的值为l80kΩ或是360kΩ，R1与R2的和不能超过lMΩ，以抑制噪声。外部反馈电容C1必须具有良好的负载瞬态响应特性，其取值范围为22～33pF。电感L的取值为1．5～4．7μH，输出电容的取值范围4．7～22μF。在PCB布线时，连接FB引脚的线路要远离噪声源，以减少干扰。

　　2．4 输出滤波器设计

　　TPS62290外接电感的取值范围为1．5～4．7μH，输出电容的取值范围为4．7～22μF，最优工作状态下，电感为2．2μH，输出电容取10μF。不同的工作状态，电感和电容的最佳取值不同。为了工作稳定，电感取值不得低于1μH，输出电容不得低于3．5μF。

　　(1)电感的选择

　　电感的取值直接影响到浪涌电流的大小。电感的选择主要依据是DC阻抗和饱和电流。电感的浪涌电流随着感应系数的增加而减小，随着输入和输出电压的增加而增加。在PFM模式下，电感也会影响到输出电压的波动。电感取值大，输出电压波纹小，PFM频率高，电感取值小，输出电压波纹大，PFM频率低。

　　可以根据下式确定电感的大小：

其中f-开关频率(2．25MHz)、L一电感值、 AIL一波峰电流、ILmax一最大电感电流实际中常用的方法是：将TPS62290的最大开关电流作为电感电流额定值，带入上式，算出电感大小。

　　(2)输出电容的选择

　　TPS6229X系列芯片的输出电容推荐使用陶瓷电容，因为低ESR的陶瓷电容可以抑制输出电压波纹，电介质选用X7R或X5R。在高频情况下，若采用Y5V和Z5U电介质的电容，其电容值随温度的变化而变化，不宜采用。

　　在额定负载电流下，TPS62290工作在PWM模式下，RMS电流计算如下：

在轻载电流下，调整器工作于节能模式，输出电压峰值取决于输出电容和电感的大小，大容量的电容和电感可以减小输出电压峰值，以平滑输出电压。

3 电路设计

　　DSP双电源解决方案如图3所示。关于此电路的几点说明：

　　1)电压输入端接电容值为10μF的陶瓷电容(C1、C2)，减小输入电压的波动。
2)电压输出端接陶瓷电容(C5、C6、C7、C8)，其电容值的选取参见本文2．4节。
3)U1的使能端接+5V高电平，上电输出1．8V电压，供给DSP内核。
4)U2的使能端接1．8V电压，当Ul输出1．8V电压时使能U2输出3．3V电压，供给DSP的I／O，这样就实现了核电压先上电，I／O电压后上电。
5)1．8V和3．3V数字电压分别通过铁氧体磁珠L3、L4进行滤波，从而输出1．8V和3．3V的模拟电压。
6)电阻R1、R2、R3、R4、C3、C4的取值参加本文2．3节。
7)电感L1、L2的取值参加本文2．4节。
8)MODE引脚接地，芯片工作于节能模式，功耗降低。

4 结论

　　DSP复杂的电源系统对供电要求越来越高，如何在保证DSP高性能稳定工作的条件下，降低DSP系统的功耗是一个需要解决的问题。本文介绍了TI公司最新推出的适合DSP低功耗电源系统设计的开关电源芯片，并设计了基于该芯片的双电源方案，满足DSP系统要求的上电顺序。