关于DSP应用电源系统的低功耗设计研究

2．4 输出滤波器设计

　　TPS62290外接电感的取值范围为1．5～4．7μH，输出电容的取值范围为4．7～22μF，最优工作状态下，电感为2．2μH，输出电容取10μF。不同的工作状态，电感和电容的最佳取值不同。为了工作稳定，电感取值不得低于1μH，输出电容不得低于3．5μF。

　　(1)电感的选择

　　电感的取值直接影响到浪涌电流的大小。电感的选择主要依据是DC阻抗和饱和电流。电感的浪涌电流随着感应系数的增加而减小，随着输入和输出电压的增加而增加。在PFM模式下，电感也会影响到输出电压的波动。电感取值大，输出电压波纹小，PFM频率高，电感取值小，输出电压波纹大，PFM频率低。

　　可以根据下式确定电感的大小：

　　其中f-开关频率(2．25MHz)、L一电感值、 AIL一波峰电流、ILmax一最大电感电流实际中常用的方法是：将TPS62290的最大开关电流作为电感电流额定值，带入上式，算出电感大小。

　　(2)输出电容的选择

　　TPS6229X系列芯片的输出电容推荐使用陶瓷电容，因为低ESR的陶瓷电容可以抑制输出电压波纹，电介质选用X7R或X5R。在高频情况下，若采用Y5V和Z5U电介质的电容，其电容值随温度的变化而变化，不宜采用。

　　在额定负载电流下，TPS62290工作在PWM模式下，RMS电流计算如下：

　　在轻载电流下，调整器工作于节能模式，输出电压峰值取决于输出电容和电感的大小，大容量的电容和电感可以减小输出电压峰值，以平滑输出电压。

　　3 电路设计

DSP双电源解决方案如图3所示。关于此电路的几点说明：

　　1)电压输入端接电容值为10μF的陶瓷电容(C1、C2)，减小输入电压的波动。

　　2)电压输出端接陶瓷电容(C5、C6、C7、C8)，其电容值的选取参见本文2．4节。

　　3)U1的使能端接+5V高电平，上电输出1．8V电压，供给DSP内核。

　　4)U2的使能端接1．8V电压，当Ul输出1．8V电压时使能U2输出3．3V电压，供给DSP的I／O，这样就实现了核电压先上电，I／O电压后上电。

　　5)1．8V和3．3V数字电压分别通过铁氧体磁珠L3、L4进行滤波，从而输出1．8V和3．3V的模拟电压。

　　6)电阻R1、R2、R3、R4、C3、C4的取值参加本文2．3节。

　　7)电感L1、L2的取值参加本文2．4节。

　　8)MODE引脚接地，芯片工作于节能模式，功耗降低。

　　4 结论

　　DSP复杂的电源系统对供电要求越来越高，如何在保证DSP高性能稳定工作的条件下，降低DSP系统的功耗是一个需要解决的问题。本文介绍了TI公司最新推出的适合DSP低功耗电源系统设计的开关电源芯片，并设计了基于该芯片的双电源方案，满足DSP系统要求的上电顺序。