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数字电源实现系统低功耗设计

作者:时间:2011-12-27来源:网络收藏

半导体和制作工艺技术的不断提高,使电路板上的器件运行速度更快、体积更小。的目标就是将转换与管理用方法集成到单个芯片中,电源转换、控制和通信。电源不比传统的模拟电源效率更高,而且成本一般较高。目前数字电源需要大滤波器,这使其工作效率比模拟电源低。
  
本文介绍一种在嵌入式数字信号处理器(DSP)OMAP5912上使用简单的数字电源的方法。使用TI公司的电源转换和电压监控芯片TPS65010对DSP各种状态的检测。在不同状态下输出不同的供电电压,减小供电电流,实现整个的低运行。该方法适用于各种低要求的手持电子设备。
  
1 TPS65010和OMAP5912

TPS65010是TI公司推出的一款针对锂离子供电系统的电源和电池管理芯片。TPS65010集成了2个开关电源转换器Vmain和Vcore、2个低压差电源转换器LD01和LDO2以及1个单体锂离子电池充电器,非常适合手持电子设备的应用要求。当12 V直流电源适配器接通时,芯片无需开关电路。在实际使用中,Vmain可以提供2.5~3.3 V电压,Vcore可以提供O.8~1.6 V电压,LD01和LDO2可以提供1.8~6.5 V电压。各个不同电压下的电流一般可以达到400 mA,满足大部分手持设备的需求。可以通过I2C总线对TPS65010的各种寄存器进行设置,也可以通过通用的引脚将重要的信息通知TPS65010,例如可以通过LOW_POWER引脚使TPS65010输出低功耗模式下的工作电压。
  
OMAP5912是TI公司推出的嵌入式DSP,具有双处理器结构,片内集成ARM和C55系列DSP处理器。TI925T处理器基于ARM9核,用于控制外围设备。DSP基于TMS320C55X核,用于数据和信号处理,提供1个40位和1个16位的算术逻辑单元(ALU)。由于DSP采用了双ALU结构,大部分指令可以并行运行,工作频率达到150 MHz,并且功耗更低。C55和ARM可以联合仿真,也可以单独仿真。
  
OMAP5912内部专门配置了超低功率设备(Ultra Low Power Device,ULPD)。ULPD模块内部结构如图1所示。
  

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/178134.htm

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从图1可以看出,ULPD模块主要由复位管理器、FIQ管理器以及睡眠模式状态机组成。片内ULPD和OMAP5912芯片内部的复位产生模块以及芯片IDLE和唤醒状态控制器相连接。片外ULPD的复位管理器负责检测上电复位和手动复位,并将片内的复位信号输出;FIQ管理器专门用于检测电池电压,一旦出现电池电压低于或高于系统要求,或者电池电源质量不高(纹波较大、过冲较大、瞬间脉冲较大)等,FIQ管理器将中断系统工作;睡眠模式状态机负责检测和输出不同的工作方式,在不同的工作方式下将提供不同的电压和电流,从而降低系统功耗。共有3种睡眠模式:正常工作模式、Big Sleep模式和Deep Sleep模式。
  
2 系统硬件结构
  
较完整的手持设备系统主要由OMAP5912、TPS6501O、AD/DA、LCD、SDRAM、人机接口以及Flash组成。其硬件连接如图2所示。图中,DSP是核心控制单元;AD用于采集模拟信号,并将其转变成数字信号;DA将数字信号转换成模拟信号;人机接口主要包括键盘接口。Flash保存DSP所需的程序,供DSP上电调用。此外,使用DSP的HPI接口连接到PC机。

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