双路输出低压差电压调整器TPS767D301及其应用

引言

自从美国TI公司推出通用可编程DSP芯片以来，DSP技术得到了突飞猛进的发展，但DSP的电源设计始终是DSP应用系统设计的一个重要的组成部分，TI公司的DSP家族一般要求有独立的内核电源和IO电源，由于DSP在系统中要承担大量的实时数据计算、因为在其CPU内部，部件的频率开关转换会使系统功耗大大增加，所以，降低DSP内部CPU供电电压无疑是降低系统功耗最有效的方法之一[1]。如TMS320F2812 DSP的核电压为1.9V，IO电压为3.3V；因此，传统的线性稳压器（如78XX系列）已经不能满足要求，面对这些要求，TI公司推出了一些双路低压差电源调整器，即Low Drop Regulator，其中TPS767D301是其最近推出的双路低压差（且其中一路还可调）电压调整器，非常适合于DSP应用系统中的电源设计，基于此，本文对该电源芯片进行了详细的介绍，并设计了基于TPS767D301的TMS320F2812 DSP的电源电路。

TPS765D301的主要特点及引脚功能

TPS767D301是TI公司推新推出的双路低压差电源调整器，主要应用在需要双电源供电的DSP设计中，其主要特点如下：

◆ 带有可单独供电的双路输出，一路固定输出电压为3.3V，另一路输出电压可以调节，范围为1.5-5.5V；

◆ 每路输出电流的范围为0-1A；

◆ 电压差[2]大小与输出电流成正比，且在最大输出电流为1A时，最大电压差仅为350mV；

◆ 具有超低的典型静态电流（85μA），器件无效状态时，静态电流仅为1μA；

◆ 每路调整器各有一个开漏复位输出，复位延迟时间为200ms；

◆ 28引脚的TSSOP PowerPAD封装形式可保证良好的功耗特性；

◆ 工作温度范围为-40℃-125℃，且每路调整器都有温度自动关闭保护功能。

图1是TPS767D301引脚排列图，各引脚的功能如表1所列。

内部结构与工作原理

TPS767D301的内部原理框图如图2所示，其中图2（a）为3.3V固定输出调整器的内部原理图，图2（b）是可调输出调整器内部原理图，从图2可以看出，及器件由误差放大器，电压比较器、基准电压（1.1834V）、取样电阻网络、200ms延迟电路以及PMOS调整管构成。调整器工作时，应保证使能端EN为低电平，IN端加输入电压V1后，输出端OUT就有电压输出，取样电阻用于网络对输出电压进行采样，以与基准电压（1.1834V）进行比较，当输出电压Vo而低于复位下门限电平VIT-时，复位端RESET立即变为低电平，此后即使V0又很快恢复到高于复位上门限电平VIT+，依然有效，但低电平脉冲将延迟20ms。图3为该调整器时序图，其中Vres为复位脉冲有效时的最小输出电压，两路调整器可以单独供电，并分别输出，亦可一起供电。

表2所列的是TPS767D301的极限参数。

TPS767D301的可调输出原理及电路连接方法

TPS767D301中的可调电压调整器输出可以1.5-5.5V范围内进行调节，这种调整主要是通过外接一个电阻取样网络来实现的，其连接方法如图4所示，设计时应在输入端加上一个0.1-0.047μF的陶瓷电容，并在输出端加上一个大小为10-30μF，ESR在60mΩ-1.5Ω之间的电解电容以对输出电压进行平滑，同时其开漏复位输出端还应通过一个上拉电阻与正电压相连接，当输出电压低于复位门限电平时，输出复位信号低电平，实际上，此复位输出端也可以悬空不用。

可调的输出电压可由下式决定：

其中：V_ref=1.1834V

R1和R2的取值应该保证通过它们的电流在50μA左右，它们的取值既不能太大也不能太小[3]，一般说来，推荐选择R2=30.1KΩ，由此可通过（1）式可得R1取值公式为：

典型电压输出时，R1和R2的取值见表3所列。

基于TPS767D301低压差调节器的TMS320F2812电源电路

TMS320F2812是TI公司最新推出的专门应用于电机控制的高性能DSP。该芯片采取双电源供电，分别是1.9V的核电源和3.3V的I/O电源，每种电源又分为数字电源和模拟电源、即数字1.9V、模拟1.9V、数字3.3V和模拟3.3V；另外，在上电次序上，I/O电源和核电源的上电先后顺序也存在一起要求[4，基于TPS767D301的TMS320F2812电源电路如图5所示。

为了提高可靠性，外部纯净+5V电源输入在经过了一个铁氧体磁珠进行滤波后进入电源芯片，将3.3V固定输出调整器的使能端接地，这样，在上电的时候就会建立起3.3V电压，该3.3V可使三极管2N2222饱和导通，从而把可调输出调整器的使能端拉为低电平，再通过设置合适的取样电阻网络使输出为1.9V，从而解决了两路不同电压输出以及它们的上电次序问题，另外，1.9V和3.3V数字电压分别通过铁氧体磁珠L2、L3进行滤波，可构成1.9V的模拟电源和3.3V的模拟电源。之后，将两路调整器的复位输出端并联起来再通过一个上拉电阻与3.3V相连接到DSP的复位输出端，这样，一旦1.9V或3.3V中任何一个电压下降到其门限电压以下，就会有一个200ms的低电平脉冲来使DSP复位。

结束语

TPS767D301是TI公司最新推出的双路低压差可调电压调整器，本文对其主要特点、引脚功能、内部结构、工作原理以及可调输出原理及典型电源电路接法进行了详细介绍，给出了一种基于TPS767D301的TMS320F2812 DSP电源电路。目前，该电路已成功应用到笔者所设计的DSP应用系统中而且工作稳定可靠。