大电流低压降稳压器TPS759xx在雷达信号处理系统中的应用

    摘要：TPS759xx是美国德州仪器公司生产的大电流低压降稳压器系列产品，该产品可广泛用于计算机、大型平板显示模块电源及带有嵌入式DSP、MPU、MCU和PLD产品的系统电源中。文中介绍了TPS759xx的特性、功能及TPS759xx在某雷达信号处理系统中的应用，并且给出了设计方案和应用电路。

    关键词：LDO TPS759xx 信号处理系统

德州仪器（TI）公司推出的三个新型大电流低压降稳压器（LDO）系列产品分别是：最大输出电流为7.5A的TPS759xx；最大输出电流为5A的TPS755xx和最大输出电流为3A的TPS757xx。这些产品均采用TI专有的高级BiCMOS制造工艺技术，可获得极低的电压降。该系列器件可应用在那些对电压有特殊要求的场合，如要求从3.3V电源中得到2.5V稳压输出且满负载时高达7.5A的应用。该LED系列器件的典型应用包括计算机电源、大型平板显示模块，以及具有嵌入式数字信号处理器（DSP）、微处理器（MPU）、微控制器（MCU）和可编程逻辑器件（PLD）的设备电源。

1 TPS759xx的特性和引脚功能

1．1 主要特性

TPS759xx系列低压降稳压器的主要特性如下：

·最大输出电流为7.5A的低压降稳压器；

·具有1.5V、1.8V、2.5V、3.3V固定输出电压和1.22～5V的可调输出电压；

·具有开漏电源就绪（power-good）状态输出信号（只用于固定输出）；

·当电流为7.5A时，典型压降为400mV（TPS75933）；

·静态电流很低（典型值为125μA）；

·具有快速的瞬态响应；

·固定输出电压的精精度为±3%；

·采用5引脚TO-220和TO-263封装；

·具有热关断保护功能。

    1．2 引脚功能    系统中的EP1K30产生上电复位波形和时序控制。由于EP1K30需要一个配置芯片，而且它和DSP存在一个上电先后的问题。也就是说，在上电后，如果CPLD芯片完成配置文件的读入时，DSP仍未上电稳定，则应充分延长Tstart_IO的低电平时间，以避免DSP上电未稳定而CPLD上电波形已结束。因此，应保证DSP上电稳定先于CPLD芯片配置文件的读入，此问题在系统设计时应予以充分重视，否则DSP将无法正常工作。TigerShare DSP要求数字3.3V和1.2V应同时上电，I/O电源3.3V后上电。本系统在数字3.3V输入端并联了一个大电容，而在数字1.2V输入端并联了一个小电容，其目的就是为了保证3.3V充电时间大于1.2V充电时间，以便很好地解决电源供电先后问题。

TPS759xx稳压器各个引脚的具体功能如下：

EN：使能引脚，用于控制器件的使能或关闭。当EN为高电平时，器件禁止；为低电平时，器件使能。

PG：低电平有效，用于显示输出电压Vout的状态。当输出电压Vout达到规定电压的91%时，PG变为低阻抗状态；当Vout低于规定输出输出的91%时（例如在超负载状态下），PG为高阻态。PG端在开漏输出时应接一上拉电阻器。

FB：输出电压可调时，FB是电压反馈输入引脚。必须与输出端直接相连，以获得1.22V的最小输出电压，也可通过外部反馈电阻分压器来获得其他输出电压。FB端的布线要尽可能的短，以降低噪声。在FB端和Vout之间一般不加RC网络来滤掉噪声，因为这样会引起调节器振荡。

IN：输入引脚。

OUTPUT：输出引脚。

2 TPS759xx的工作原理

当输出为3.3V，7.5A、5A和3A的LDO系列稳压器的典型电压降分别为400mV、250mV和150mV。因此，这些稳压器可以轻而易举地从3.3V电源中获得2.5V输出。实际上，基于处理器的系统也越来越要求稳压器具有这种能力。表1给出了TPS759xx系列芯片的电压输出值。其中的TO-220和TO-263为封装形式。图1所示是TPS759xx采用固定电压输出的外围电路图。TPS759xx系列芯片的开漏电源就绪（Power Good）输出信号不但可减少元件数目、降低成本和节省电路板空间，而且对于那些需要从两个电压中获得上电顺序的应用也非常有用。通过指示稳压器的输出电压何时达到特定的范围，Power Good信号可激活组合电源中第二个电源的输出，借助该方法，两个独立电压可在Power Good的控制下有条不紊地开启。另外，TPS759xx系列LDO还可快速响应线性电压（line voltage）和负载电流的瞬态变化，具体的瞬态响应时间取决于特定的电路。在某些应用中，通常要求DSP、MPU、MCU和PLD必须迅速从省电的睡眠或待机状态进入全工作模式。该系列LDO的瞬态响应如此之快，足以满足上述应用的需要。此外，为了节约系统功耗，这三个LDO系列的所有成员都具有125μA的满负载静态电流。而当稳压器截止时，静态电流可降至1μA以下。

3 TPS75925在信号处理系统中的应用

3.1 系统供电电路

本信号处理系统采用ADI公司的ADSP TS101s芯片构成多片仿真雷达接收信号处理系统，系统主要由六个DSP、一个CPLD（Altera公司的EP1K30）、一个TPS75925、六个REG1117A_1.2组成。在以往使用MAX1951的经验基础上，经过多方面的设计考虑，本系统采用LDO器件TPS759xx系列芯片中的TPS75925来进行电源设计。从表1可以看出，在TPS759xx系列中，TPS75925可以输出2.5V的固定电压。系统中的DSPADSP TS101s在温度为25℃，时钟CCLK为250MHz时，其典型情况下的VDD（1.25V）供电电流典型值为1.2A，而VDD-IO的供电电流小于137mA。实际六个DSP的供电电流小于7.5A，因此，选用TPS75925这样的大电流低压降稳压器是较理想的。

表1 TPS759xx各芯片的电压输出值

TJ典型电压输出TO-220（KC）TO-263（KTT）-40℃～125℃3.3VTPS75933KCTPS75933KTT2.5VTPS75925KCTPS75925KTT1.8VTPS75918KCTPS75918KTT1.5VTPS75915KCTPS75915KTT1.22V～5V可调TPS7590KCTPS75901KTT

系统中的TigerShare DSP有三个电源，其中数字3.3V（VDD-IO）为I/O供电；数字1.2V(VDD)为DSP内核供电；模拟1.2V(VDD-A)为内部锁相环和倍频电路供电。主机送来的+3.3V电压经过TPS75925可得到2.5V电压。各种DSP的数字1.2V（VDD）电源则可各用一个REG1117A_1.2将+2.5V转换成1.2V。六个DSP内部模块的1.2V(VDD)电压则可由同一DSP芯片的VDD（+1.2V）经滤波后提供。六个DSP上I/O口的3.3V电源则可直接由主机送来的+3.3V统一供给，同时也为CPLD的VCC_IO提供+3.3V电压。其中CPLD的Vcc_INT+(2.5V)直接由TPS75925的+2.5V输出进行滤波来获得。系统的供电框图如图2所示，图3所示是单片DSP的具体供电电路。

3．2 上电顺序

TPS75925采用的是TO-220封装。建议在设计PCB时，最好给TRS75925加上散热片，电源线要尽量粗。在TPS75925的前后应加上滤波网络，保证得到比较合适的电压。

图3

4 结束语

开发一个系统时，电源设计起着重要的作用。电路的选择更为重要，而选择一个性价比高、散热好、节省资源的电路是设计的关键。本文在应用实践的基础上给出了雷达信号处理系统的设计方法，经过实际工作测试，证明其性能是稳定的。