基于 TPS62300 的小型解决方案可实现动态电压管理

系统概览

针对便携式应用的现代处理器大部分都有着集成的I2C接口，连接至外部电源管理单元。图1显示了生成自适应核心电源的可选解决方案。处理器核心消耗的功率与工作频率以及VCORE2成正比。

基于 TPS62300 （3MHz 同步降压转换器）和 DAC6571（10 位数模转换器）的双芯片解决方案将高准确度和超小电压步进结合在了一起。

根据处理器的工作频率，核心电压可非常准确地动态调节至较低限值，从而最小化功耗。使用该原则不仅可降低活动模式下的功耗，还可通过减少深度睡眠模式下的漏电流来延长待机时间。

TPS62300：核心电压的中心

德州仪器（TI） 近期发布了TPS62300，它是新一代高频降压转换器的旗舰产品，工作在3MHz的交换频率上。先进的求和比较器电压模式控制拓扑提升了稳压性能的新层次。最佳的瞬态响应和输出电压准确度可满足现代核心所要求的最严格电压规范。

TPS62300 可与低至 1.0mH 的电感以及低至4.7mF 的输出电容共同工作，这就可以使用微型低成本的芯片电感。该器件还采用芯片级小型封装（2mm x 1mm x 0.65mm），从而在小巧外观解决方案的尺寸成为关键因素时，能够满足移动电话制造商的需求。

TPS62300：方便的动态电压缩放

图2显示了简化的TPS62300块示意图。其目的在于说明器件的增益架构和控制回路设计。我们注意到，其不同于传统稳压器的一个地方是输出电压的设置方式。

就传统而言，参考电压作用于故障放大器的正极，我们通过传感输出电压并通过外部电阻器将其拆分为参考电压，从而对所需的输出电压进行编程。

TPS62300通过内部低功率低偏移运算放大器和外部电阻器编程放大参考电压（VREF = 400mV） 至所需输出电压的三分之二，从而生成输出电压。该电压成为"动力系"的参考，其DC封闭回路增益（APT）为1.5。

功率放大器中的固定封闭回路增益不仅提供不变的"小信号"瞬变响应（不管编程输出电压如何），而且在L/C组合方面还实现了很严格的稳压误差率和稳健性。

图3详细给出了用于放大带隙参考电压的运算放大器的实施情况。该低偏移运算放大器可视为一个带有A类输出级的理想放大器，其特点是能够提供电流，但不会吸收电流。

为了实现带有负反馈的线性系统，带隙缓冲放大器需用低于VREF （400mV）的DAC 电压操作。只有这样电流才能流出ADJ引脚，并通过R1和R2电阻器流向GND。

假定DAC电压高于VREF，则VREF允许电流通过R1和R2的另一循环进入ADJ引脚。由于运算放大器输出级（MOS1）只能提供电流，因此它不能再以线性模式工作。在这种情况下，用于电压跟随器配置的MOS1晶体管阻抗很高。实际上，为了"越过"ADJ电压，我们只需将FB电压保持高于内部参考电压（VREF）即可。

如果DAC电压高于ADJ，参考进入ADJ引脚的电阻，则应考虑配备外部默认电压设置电阻器R1和R2（1MW