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            討論DSP系統(tǒng)中延遲電池壽命關鍵--DC/DC穩(wěn)壓器

            作者: 時間:2014-12-08 來源:網絡 收藏

              引言

            本文引用地址:http://www.biyoush.com/article/266503.htm

              長期以來,MP3播放器、個人媒體播放器、數(shù)碼相機以及其他便攜式消費類應用的設計人員面臨的一項挑戰(zhàn)是實現(xiàn)產品的高性能和低功耗。這些電池供電系統(tǒng)通常都使用嵌入式數(shù)字信號處理器(),當系統(tǒng)處理多媒體應用任務時,能達到最大處理能力,而當系統(tǒng)處于睡眠模式時,具有最小的功耗。電池壽命在手持式產品中是非常重要的指標,產品成功與否與供電系統(tǒng)的效率直接相關。

              此類系統(tǒng)中的一個關鍵部件是降壓式DC-DC開關,它能夠高效地從較高電壓獲得較低的供電電壓,如從4.5 V獲得1V的供電電壓。作為,其必須保持恒定的電壓,而且能夠對輸入電壓的變化以及負載電流的變化迅速做出響應。本文將討論的架構具有優(yōu)良的穩(wěn)壓性能以及高效率和快速響應的優(yōu)點。

              開關剖析

              圖1示出了ADI公司ADP2102的典型應用電路,這是一款低占空比、3 MHz同步整流降壓轉換器。ADP2102具有固定輸出電壓和可調輸出電壓的多種配置。這里將ADP2102連接成固定輸出電壓配置,由5.5 V的輸入電壓產生300mA、0.8 V輸出電壓。接下來給出輸出電壓可調的應用示例。



              圖1.使用ADP2102由5.5 V輸入產生0.8 V輸出

              這里將簡單地解釋該電路的工作原理:將DC輸出電壓的分壓與誤差放大器中的內部參考源比較,然后將誤差放大器的輸出與電流采樣放大器的輸出比較,以驅動單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器在由VOUT/VIN確定的時間周期內處于暫穩(wěn)態(tài)。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器使上面的門控晶體管導通,電感L1中的電流逐漸變大。當單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的暫穩(wěn)態(tài)結束時,晶體管截止,電感L1中的電流逐漸變小。在由最小關斷時間定時器和最小(“谷值”)電流確定的時間間隔之后,單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器再次被觸發(fā)。芯片內的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)定時器使用輸入電壓前饋,使得穩(wěn)態(tài)時保持恒定的頻率。

              該振蕩以不確定的頻率(大約為3MHz)持續(xù)進行,但是在必要的情況下可以響應線路和負載的瞬態(tài)變化而偏離該頻率,以便輸出電壓保持恒定,并且使電感電流的平均值保持在輸出負載所需要的電流值。

              上文描述的方法是相對新穎的。多年來,DC-DC變換的主要方法是恒頻峰值電流方法,當該方法在降壓式DC-DC轉換器中實現(xiàn)時,其還被稱為后沿調制。有關該方法的詳細描述、對其優(yōu)缺點的評估以及上文描述的恒定導通時間谷值電流模式轉換器,請參考其他技術文章。

              ADP2012還具有欠壓閉鎖功能、軟啟動功能、過熱保護功能和短路保護功能,并且具有±1%的反饋精度。該架構能夠使主開關的導通時間低至60 ns或更低。

              圖2示出了不同條件下的典型波形。圖2a示出了在ILOAD=600mA,電壓從VIN=5.5V減小到VOUT=0.8V時的低占空比。如圖中所示,在3MHz的開關頻率下,可以獲得45 ns的最小導通時間。

              圖2b示出了負載電流突增300mA時,負載電流和電感電流波形。

              圖2c示出了負載電流突減300mA時,負載電流和電感電流波形。

              圖2d示出了在占空比為50%時不存在次諧波振蕩,而使用峰值電流模式控制時必須在設計時加以考慮。當占空比大于或小于50%時,同樣不存在次諧波振蕩。



              圖2a. VIN = 5.5 V,VOUT = 0.8 V,最小導通時間=45 ns



              圖2b.突加負載瞬態(tài)響應(ILOAD = 300 mA)



              圖2c.突減負載瞬態(tài)響應(ILOAD = 300 mA)



              圖2d.占空比= 50%,VIN = 3.3 V,VOUT = 1.8 V,ILOAD = 300 mA

              DSP應用中的動態(tài)電壓調節(jié)

              在使用DSP的便攜式應用中,通常由開關轉換器提供DSP的內核電壓和I/O電壓,這需要使用電池供電應用的高效率DC-DC轉換器。提供內核電壓的穩(wěn)壓器必須能夠基于處理器的時鐘速度動態(tài)改變電壓或者按照軟件的指令動態(tài)改變電壓。另外,整體解決方案的小尺寸也同樣重要。

              這里描述的是,在電池供電的應用中將Blackfin處理器的內部穩(wěn)壓器更換為外部高效率穩(wěn)壓器,以提高系統(tǒng)供電效率。而且,這里還介紹了用于外部穩(wěn)壓器的控制軟件。

            LM317相關文章:LM317中文資料



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            關鍵詞: DSP DC/DC 穩(wěn)壓器

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