基于TPS54350的红外热像仪电源设计

红外热像仪是一种利用红外探测器将看不见的红外辐射转换成可见图像的被动成像仪器，其对红外图像实时处理的特点要求配套DSP有很高的处理速度。而且，红外设备热敏性高，易受温度等环境因素的影响，在不同的应用场合需要不同的处理方法。因此，一个稳定而可靠的电源系统是至关重要的。本系统采用了TMS320DM6437来实现电源系统，可根据环境的变化而采用不同的算法和参数。

根据TMS320DM6437的数据手册，其需要VCORE (1.2V)、VDDR(1.8V)和VI/O(3.3V)三种电源，内核电源的最大电流为597mA，而I/O电源的最大工作电流是25mA。另外，还需考虑上电顺序。同时，热像仪的调焦电机需12V电源，其他IC选用3.3V器件，因此，整个系统需12V，3.3V，1.8V及1.2V四种电压。

电源系统设计
TPS54350是具有内部MOSFET的高效 DC/DC转换器，连续输出电流为3 A时，支持输入电压范围为4.5～20V，可使设计人员直接通过中压总线(而非依赖额外的低电压总线)为DSP、FPGA和微处理器供电。TPS54350构成的DC/DC转换器效率高达90％以上，非常适用于低功耗的液晶显示屏、监视器、液晶电视机、硬盘驱动器、视频图像卡以及9V或12V墙式适配器的负载稳压装置。TPS54350的输出电压可调低至0.891V（精确度为1%）；PWM 频率固定为250kHz、500kHz或250～700kHz的可调节范围，还具有完善的保护功能。因此，TPS54350符合系统设计要求。

1 TPS54350引脚功能
VIN：电压输入引脚，范围为4.5～20V，必须旁路连接一个低等效串联电阻(ESR)的10μF陶瓷电容器。

UVLO：欠压闭锁输出。

PWRGD：开漏输出。该引脚为低电平时，表示输出低于期望的输出电压值。

RT：频率设置引脚。在RT引脚与模拟地（AGND）之间接一个电阻器来设置转换频率。将RT引脚与地连接或是悬空，可以来得到一个内部的备选频率。

SYNC：双向I/O同步引脚，当RT引脚悬空或置低时，SYNC为输出；当它与一个下降沿信号连接时，亦可作为一个输入端口来同步系统时钟。

ENA：使能引脚，低于0.5V时，芯片停止工作；悬空时被使能。

COMP：误差放大器输出。

VSENSE：误差放大器转换节点，基准电压值。

AGND：模拟地，内部与感应模拟地电路连接。与PGND和POWERPAD连接。

PGND：电源地，与AGND和POWERPAD连接。

VBIAS：内部8.0V偏置电压，引脚要接一个0.1μF的陶瓷电容。

PH：相位，与外部LC滤波器连接；

BOOT：在BOOT引脚与PH引脚之间连接一个0.1μF的陶瓷电容。

2 电路分析
① 输出电压可调
TPS54350的输出电压是可调的，如图1所示，通过改变电阻R2 的值来得到期望的输出电压值。R2的计算公式为：

R2=（R1×0.891）/(V0-0.891) (1)

图1中的输入电压为12V，为得到3.3V的输出电压，将R1取一定值1kΩ，此时根据公式（1）计算可得，R2＝374Ω。

图1 12V转3.3V/1.8V典型电路