高性能信号处理器件TPS54X80实现电源定序

　　诸如 DSP 与 FPGA 等高性能信号处理器件要求多种针对内核及 I/O 电压生成不同电压的电源。电源输出上电和断电顺序对器件操作和长期可靠性至关重要。德州仪器 (TI) 提供的 SWIFT? 系列高集成度电源管理 IC 能够满足上述电路必需的电源定序要求。

　　SWIFT? 稳压器集成了所有设计高性能负载点 dc/dc转换器所需的有源组件：低电阻功率MOSFET、MOSFET驱动程序、脉宽调制比较器以及误差放大器。完成 dc/dc 转换器设计的外围器件是无源的，如感应器、电容器和电阻器。根据设计，SWIFT? 器件已专门用于实现灵活方便的定序而进行了设计。特别是 TPS54X10 与 TPS54X80，这两种器件类型能够在上述应用中良好运行。这些器件可在 3～6V 的输入电压范围内工作，并可降压至 0.891V，而且具备3、6、8、9A 的额定版本。每种器件都具备两种集成的 MOSFET，从而可提供同步校正功能以及超过90%的高效率。TPS54X10 器件具备集成的软启动功能，可控制启动时的浪涌电流。TPS54X80 具有集成的定序特性。两种器件均包括可与处理器上电复位输入相连的电源安全讯号功能。

　　TPS54X80 专门针对具有关键电源定序要求的应用而设计。TPS54X80 可轻松实现上电定序的比例、同步或顺序模式。该器件具有 TRACKIN 引脚，可实施不同的定序方法。TRACKIN 引脚具备一个模拟多路器，其可将 0.891V 的内部参考电压与 TRACKIN 引脚上的电压相比较，并可将较低电压与误差放大器的非反向节点相连(见图1)。

　　当 TRACKIN 引脚电压低于内部参考电压时，TRACKIN 引脚电压便为有效的参考电源。选择TRACKIN 引脚上的分压电阻器(如 R1 与 R2)将能够确定上电定序方法。通过选择适当的TRACKIN 分压比率，可实施比例或同步跟踪。如图1b所示，使用电阻电容器 (RC) 电路而不使用电阻分压器将实施顺序定序。

　　通过选择TRACKIN引脚上分压器的电阻器值，可实施比例定序。图1中的电阻器 R3 及 R4 在正常操作时调节内核的输出电压。图1中的R1和R2决定定序方法。为简化定序设计，不管定序方法如何，R1与R3的电阻器值均应相等。因为定序应用启动时要求内核电源低于I/O电源，所以R2 应当低于 R4 的值。同样，对于上电时内核电源应高于I/O电源的应用而言，R2应当大于R4。如果最大压差不能超出轨之间范围，则使用等式 1 计算 R2，其中 DV 表示I/O与内核电源之间的最大压差。

　　与比例实施相似，同步定序也采用TRACKIN引脚上的分压器进行实施。同步定序的目的是，在上电及断电时最小化电源输出间的压差。我们可以使用等式2来计算R1/R2的比例。

　　对于同步定序而言，如果 R1 与 R3 相等，则 R2 将总与 R4 相等。图2b中的波形显示了典型的同步启动波形。在断电时，如果I/O电源高度负载且内核电源轻微负载的话，则轨间的差异最小。这是由于内核电源吸收电流的速度赶不上I/O电源下降的速度。在I/O输出上添加更多降压电容将控制此情况。

　　如图1b 所示，我们通过电阻电容器 (RC) 电路将 I/O电源的电源好 (PWRGD) 引脚连接至 TPS54680 内核转换器的TRACKIN 引脚，从而实施顺序启动。电阻器R6发送PWRGD信号至Vin电源。电容器C4从TRACKIN接地。在图2c的启动波形中，+3.3V I/O电源首先上升。当电源达到其最终的3.3V稳定状态值时，PWRGD引脚的漏极开路输出释放TRACKIN引脚，且内核电源将以RC时间常量的速度上升。C4电容器用于在内核电源启动时最小化浪涌电流。当TPS54X10 I/O电源的SSENA较低或当 I/O 电压低于良好的稳定电压的 90% 时，PWRGD引脚启动，并降低TRACKIN引脚。 理想情况下，I/O及内核电源将以同电源上电时相反的顺序断电。如果内核没有负载或负载较轻，当 I/O 轨断电时，则 TPS54X80 器件可吸收电流并将输出电容器中存储的能量传输至输入电容器。

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