基于高性能数字信号处理器的供电模块设计
另外,TPS54616和TPS54312均采用集成化设计,减少了元件数量和体积,因此,可广泛用于低电压输入、大电流输出的分散电源系统中。
TPS54616和TPS54312功能管脚定义类似,其引脚封装分别如图1所示。
以TPS54616为例,简述各引脚功能,TPS54312对应命名相同的引脚功能相似。
AGND:模拟地;BOOT:启动输入,应和PH脚间连接一个0.02~O.1μF的电容;NC:不连;PGND:电源地,使用时与AGND单点连接;PH:电压输出端;PWRGD:当VSENSE>90%参考电压时,输出为高阻,否则输出为低电平,利用这点,可用于I/O口电压和内核电压的控制,设计出符合要求的上电次序;RT:频率设置电阻输入,选择不同的阻值连接,可设置不同的电源开关频率;SS/ENA:慢启动或输入输出使能控制;FSEL:频率选择;VBIAS:内部偏压调节,与AGND间应连接一个0.1~1μF的陶瓷电容;VIN:外部电压输入;VSENSE:误差放大反馈输入,可直接连到输出电压端。
3 电路设计
在Protel中搭建原理图,如图2所示。
设计主要考虑了输入滤波、反馈回路、频率操作、输出滤波、延时启动等问题。
3.1 输入输出滤波
两电源芯片输入电压均为5 V,为有效虑除输入电源中的高频分量电感生产,输入端均接一个10μF的旁路电容。同时,为减少输入纹波电压,各接入一个100μF和180μF的滤波电容。经过这样的组合滤波,可以得到一较为干净的输入电源。
在输出端,为了得到质量较好的输出波形,输出滤波网络由一个4.7μH电感及一个470μF和1 000 pF的电容组成。
3.2 反馈回路
TPS54312上为直接反馈,经过滤波输出后的电压直接连接到VSENSE上,TPS54616加上一个反馈电阻,作用其实是相同的,都是直接反馈。
3.3 开关频率设计
如果让RT脚空接,FSEL接地或接在VIN上,则开关频率为350 kHz或550 kHz。如果采用外接电阻进行开关频率选择,有计算阻值的公式为:R=500 kHz/选择的开关频率×100 kΩ。设计中选用开关频率700 MHz,计算得应接功率电感器电阻阻值为71.5 kΩ。
3.4 延时启动
两芯片均有慢启动和输出输入使能控制功能。通过在脚SS/EN上连接不同容值的电容,可以获得不同的慢启动时间。尽管有专门的计算公式可以进行计算,但这里设计可以利用TI为专门电源设计推出的软件swift desig-ner,可以为设计提供很大的方便差模电感。swift designer提供一系列的电源芯片支持设计,包括对TPS54312和TPS54616的支持。
在swift designer中设置参数,然后按“GO”,软件即能自动按照要求的参数选择电源芯片和搭建好外围电路。设参数为:输出电压1.2V,输出电流3A,输入最小电压4.8V,最大5.2V,慢启动时间3 ms,开关频率700 kHz。软件可以自动生成电路图,软件自动选择的电源芯片是TPS54312,同时外围电路已经连接好。
同样修改参数,输出电压3.3V,输出电流6A,输入最小电压4.8V,最大5.2V,慢启动时间6 ms,开关频率700 kHz。同样,这时软件自动生成5V转3.3V的电路图(略)。
在swift designer软件的帮助下,使设计变得灵活和简便。要获得正确的上电次序,设计中还应做一些调整。将TPS5431 2的PWRGD脚接至TPS54616的SS/ENA脚,如图2中原理图所示,同时工字电感接成上拉状态。这样,只有当TPS54312输出电压大于1.2 V*90%时,脚PWRGD输出为低,从而使能TPS54616,产生3.3 V的电压输出,从而获得正确的上电次序要求。在TPS54312输出电压没有达到要求时,TPS54616被上拉,不能产生电感生产厂家3.3 V输出。这样通过慢启动时间的设置和对使能端引脚的控制两重保险.可以完全确保正确的上电延时和上电次序。同时,我们可以根据不同芯片对上电延时和上电的次序进行灵活调整,满足上电要求。
4 仿真分析
swift designer软件还提供了初步的仿真分析,能直观地给出分析表,循环响应图,输入电压抖动的影响图,效率图和PCB布线图。下面是一系列相关仿真分析。
从仿真可以看出,设计所采用的电源转换具有较高的转换效率,同时由于输入抖动而带来的影响也在系统可接受范围之内,加上外围电容滤波后,输出电压纹波效果还会有所改进。由于软件没有对上电次序的先后给出直观仿真,但通过对两电源芯片慢启动时间的设置先后和使能端的控制,系统上电次序得到了较好保证。平面变压器厂家 | 平面电感厂家
lib文件转sin文件一直报错什么意思?提示错误如图所示,我先把一个IBS文件转换为lib文件,再通过saber转换为sin文件。但是转换sin时一直报错,错误如图所示,是什么原因呢?
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