适用于语音通信和数据通信的新型电源系统

4 LM26400Y稳压器为多重电轨系统供电应用举例

现今典型的电子系统均设有多条直流电压轨由负载点稳压器来供电。供应这些稳压器的输入电轨可以是交流电适配器、中间总线、电池又或是一个USB电源轨。通常，最好是能找到一个电源解决方案能够处理相对比较宽阔的输入范围，有一定的集成度和简单易用。LM26400Y双重降压开关稳压器便是针对这种应用而设计。它不单拥有3V至20V的宽阔输入电压范围，并且具备90％的保证最高工作周期，因此能够处理各式各样的降压转换工作。LM26400Y器件内部综合有一个功率场效应管和一个内部环路补偿，其两种封装TSSOP和LLP均提供有一个外露垫，能够让热量从电路片散发出去电路板。

4.1可提高灵活性的功能特色

图3是LM26400Y稳压器的简化方块图，该器件特设有独立的软起动启动脚和内部的自举二极管。稳压器的时序可由在不同的速率下触发软起动接脚而控制。对于一些没有自举偏置的系统，器件中的集成式自举二极管则可简化设计。两条通道之间的切换频率均同样是500 KHz，但相位差为180度，以便削减输入电容内的交流电流。

图3 LM26400Y稳压器的简化图

       4.2 FPGA的上电

LM26400Y会在4.75V至13.2V的输入电压范围下供电给FPGA。图3中的例子采用了一个以FPGA为基的子系统，其在芯片内拥有六个需要受电的功能： 电源VCCINT,功能-芯流核，电压为1.2V；电源VCCAUX，功能-辅助，电压为2.5V；电源VCC0 0-3,功能为4 I／0Banks0-3，电压为1.2V／1.5／1.8／2.5／3.3V。

为了有效地配合不同的缓冲器标准来进行介接，器件中的四个I／O组能够在五个不同的电压级下工作。

假如要为FPGA设计一个合适的电源方案，那必须了解多一点关于应用的信息。芯片上六个功能所要求的功率可视乎利用比率的不同而产生剧烈的变化。

        VCCAUX和VCCO 0属于同一个电压级并且可以共用一个稳压器。可是，在这个例子中，VCCO 0需要独立地上电以满足外围器件的上电顺序，因此一共有四条电压轨会被使用。

所有四条电轨都可个别地缓升，只要在0.2毫秒至50毫秒之内而且在单调的方式下，它们可一直升高直至达到其标称值为止。对于这个要求，唯一要考虑的是VCCINT。根据数据表中的信息，假如VCCINT排得比VCCAUX更早，那在VCCINT轨上便可能带有过剩电流(典型为366 mA)，并且会在VCCINT到达0.5V后在某处出现。

放置FPGA的电路板会被插入到两类系统，一种供应12V±10％的输入，而另一种则提供5V±5％的输入。FPGA稳压器需要处理由4.75V至13.2V的输入范围，由于在 12V输入下的功率损耗大得难以接收，故此在这里并不能采用线性方案。

根据以上的估计，再加上一点安全保证，那VCCINT和VCCO 0个别需要两个高至2A的开关器、VCCAUX则需要一个大约1A的开关器、以及一个大约1．5A的开关器会供VCCO 1、VCCO 2和VCCO 3使用。一个LM26400Y稳压器可用来产生VCCINT和VCCAUX，而另一个则可用来产生I／O。图4表示出VCCINT(1.2V)和VCCAUX(2.5V)电源的原理图。

图4表示出VCCINT(1.2V)和VCCAUX(2.5V)电源的原理图

从FPGA的起动特性可知。虽然两条通道共用一个15 nF的软起动电容器，但VCCAUX的上升会比VCCINT快一倍，原因是前者具有较大的分压比率。这样，电源设计人员便可避免之前所提及的数百毫安过剩电流。至于另外的两条FPGA电轨，VCCO 0(2．5)的电路采用与VCCAUX一样的设计，而VCCO1／2／3(3．3V) 电路的情况亦都一样，除了上层的回馈电阻器之外。VCCO 电路的启动接脚没有被连到输入电压，是因为外围器件的潜在顺序要求。

两个独立的ON信号会由系统所产生，它们会独立地启动VCCO电路。此外，它们都同时拥有独立的软起动电容器，每个的电容值都是15 nF。

        5 可满足处理器内核电压要求的新型PTH系列电源模块技术

当今的高性能处理器对于电源都有很严格的要求。一般来说，电源需要至少两个电压。一个电压用于满足处理器内核电压要求，即VCORE，而其它电压则用于满足输入输出电压要求，即VIO。

内核电压要求介于O.9V—1.3V之间，且通常取决于具体的处理器性能标准。最新的内核电源电压容差通常为±3％。大瞬态电流的出现使得推出可靠的处理器电源这一任务更具挑战性。

为解决这些难题，己采用插入式快速瞬态响应电源模块系列，这些高性能产品设计旨在提供结构紧凑、低成本且稳定可靠的处理器内核电源。

*对THS320TCl648x数字信号处理器提供优化的电源

新型TMS320TCl648数字信号处理器是一个很好的高性能处理器范例。但该数字信号处理器的电源在电压容差、噪声以及瞬态方面有要求。如上述TMS320TCl648x DSP的要求：内核电压(VcoRE)=1V；VcoRE 容差为3％(DC容差为1.5％，交流瞬态为1.5％)；最大瞬态电流=5A；瞬态的最大峰值电压偏差= VcoRE。

由于存在大的瞬态电流，利用传统的解决方案几乎不可能满足±3％容差以及1V内核电压的要求。通常需要一款定制的电源模块或采用专用控制设计的完全分立的解决方案。

*新型PTH系列电源模块应用

新型PTH系列插入式电源模块(属第二代)包括非隔离式负载点电源模块系列(如PTH04T230W型)与超高速瞬态响应模块系列(如PTH04T230F),它们具有一种称为TurboTrans的新型特性。该TI的TurboTrans技术可以帮助设计人员按客户具体要求来完成电源模块的控制设计，以满足目标电压偏差规范。这些PTH系列的产品具有如下三个主要优势。

输出电容降低高达8倍。更少的电容可以节省成本及PCB空间。在高负载瞬态应用中，这两方面的节省可与模块本身的成本相当。

更快速的负载瞬态响应。对于输出电容的一个给定值而言，设计人员可看到在一个负载瞬变之后输出电压峰值偏差会减少高达50％。

提高超低ESR电容器的稳定性。可放心地采用最新的Oscon电容、聚合物钽电容或所有陶瓷输出电容，而不用担心稳定性的问题。

作为第二代PTH产品的一部分，这些产品设计旨在满足高速处理器(如TMS320TCl648x系列)颇具挑战性的电源要求。其控制设计得到了充分补偿，超过了标准T2模块的补偿。从而实现了在瞬态响应方面的更多改进，并因减少了输出电容而降低了成本。