TLC5615串行数模转换器在开关电源中的应用

　　开关电源具有体积小、效率高、重量轻、噪声低等优点，其应用越来越广泛。我们在设计蓄电池充电器时，就采用开关电源作为主电路，其中开关器件采用第三代IGBT，其主要优点是耐压高，驱动功率小，开关频率高，导通电阻小。在主控制板设计中，需要一可变的基准电源，改变基准电压的大小就可改变充电电压的大小，而变化的基准电压需借助数模转换器产生。目前，数模转换器从接口上可分为两大类：并行接口数模转换器和串行接口数模转换器。并行接口数模转换器的引脚多，体积大，占用单片机的口线多；而串行数模转换器的体积小，占用单片机的口线少，为减少线路板的面积和占用单片机的口线，可采用TCL5615串行数模转换器产生可变基准电压。

　　1TLC5615串行数模转换器简介

　　TLC5615为美国德州仪器公司1999年推出的产品，是具有串行接口的数模转换器，其输出为电压型，最大输出电压是基准电压值的两倍。带有上电复位功能，即把DAC寄存器复位至全零。TLC5615性能价格比高，目前在国内市场很方便购买。

　　11TLC5615的特点

　　（1）10位CMOS电压输出；

　　（2）5V单电源供电；

　　（3）与CPU三线串行接口；

　　（4）最大输出电压可达基准电压的二倍；

　　（5）输出电压具有和基准电压相同极性；

　　（6）建立时间125μs；

　　（7）内部上电复位；

　　（8）低功耗，最大仅175mW。

　　12TLC5615引脚说明

　　TLC5615有小型和塑料DIP封装，DIP封装的TLC5615芯片引脚排列如图1所示。

图1 TLC5615引脚排列图

　　引脚功能说明如下：

• 　　脚1DIN：串行数据输入端；
• 　　脚2SCLK：串行时钟输入端；
• 　　脚3CS：芯片选用通端，低电平有效；
• 　　脚4DOUT：用于级联时的串行数据输出端；
• 　　脚5AGND：模拟地；
• 　　脚6REFIN：基准电压输入端；
• 　　脚7OUT：DAC模拟电压输出端；
• 　　脚8VDD：正电源端。

　　13TLC5615的时序分析

　　TLC5615的时序如图2所示。

图2 TLC5615的时序图

　　由时序图可以看出，当片选CS为低电平时，输入数据DIN由时钟SCLK同步输入或输出，而且最高有效位在前，低有效位在后。输入时SCLK的上升沿把串行输入数据DIN移入内部的16位移位寄存器，SCLK的下降沿输出串行数据DOUT，片选CS的上升沿把数据传送至DAC寄存器。

　　当片选CS为高电平时，串行输入数据DIN不能由时钟同步送入移位寄存器；输出数据DOUT保持最近的数值不变而不进入高阻状态。由此要想串行输入数据和输出数据必须满足两个条件：第一时钟SCLK的有效跳变；第二片选CS为低电平。这里，为了使时钟的内部馈通最小，当片选CS为高电平时，输入时钟SCLK应当为低电平。

　　串行数模转换器TLC5615的使用有两种方式，即级联方式和非级联方式。如不使用级联方式，DIN只需输入12位数据。DIN输入的12位数据中，前10位为TLC5615输入的D/A转换数据，且输入时高位在前，低位在后，后两位必须写入数值为零的低于LSB的位，因为TLC5615的DAC输入锁存器为12位宽。如果使用TL5615的级联功能，来自DOUT的数据需要输入16位时钟下降沿，因此完成一次数据输入需要16个时钟周期，输入的数据也应为16位。输入的数据中，前4位为高虚拟位，中间10位为D/A转换数据，最后2位为低于LSB的位即零。

　　2应用电路实例

　　图3给出了在开关电源中，TLC5615和AT89C51单片机的接口电路。在电路中，AT89C51单片机的P3.0－P3.2分别控制TLC5615的片选CS，串行时钟输入SCLK和串行数据输入DIN。电路的连接采用非级联方式。根据开关电源的设计要求，可变基准电压范围为0V～4V。因此，TLC5615的基准电压选为2.048V，其最大模拟输出电压为4.096V。可满足开关电源的要求。

图3 TLC5615与AT89C51单片机接口电路

　　TLC5615采用非级联方式，将要输入的12位数据存在R0、R1寄存器中，其D/A转换程序如下：

　　3结语

　　由于采用接口简单的模拟数字转换器TLC5615，使得开关电源的硬件电路大为简化，线路板面积缩小，成本降低。