【对比方案赛】+ DSP内核电源的设计

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先给个PDF文件：

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DSP内核电源的设计

使用TI的DSP系列芯片，象C5509A，C6xxx，或者其它处理器，如C2000等，其IO供电电压为3.3V，而内核的供电电压为1.2V~1.8V不等，现在较多的应用是，将3.3V的电源经LDO稳压后供给内核，这样做优点是电路简单，稳压性能好，但缺点也非常明显：即效率低。将3.3V降到1.2V时的最大效率为：

可见，其效率非常低。

如果3.3V的电压是由5V经LDO稳压后得到，其总体效率将更低，约24%

象C2000 CPU，有VREGENZ引脚，将其接地后可以使内部的LDO稳压器对内核供电。C2000的内核用电量一般在100mA以上，这样，在使用内部LDO时，芯片额外多消耗的功率为：

P = (3.6V – 1.2V ) * 100mA = 210mW

在内核工作在最高频率时，其耗电会更大。这对没有散热措施的CPU来说，是一个负担，特别是在工作环境较差时，其可靠性就受到威胁。

如果电源是由5V电压直接经线性稳压得到，其效率将低至24%，这样的情况将更加残酷。

本设计使用TI的同步开关电源芯片TPS62200作内核电源的供给。使用TI提供的设计工具WENBENCH设计并验证设计的正确性与合理性。

一、关于TPS62200

其主要性能：

ü 高效同步降压型，效率高达95%

ü 输入电压范围：2.5V至6V

ü 输出电流大至300mA

ü 1MHz的固定开关频率

ü 15uA静态电流

ü 其典型应用电路如下：

其典型效率曲线如下：

由图可见，较高效率时，是在1mA~200mA之间。

再看它的输入电压与效率关系：

在负载150mA时，最高效率是在3.3V供电时，而在300mA输出时，最高效率5V左右。

本设计拟在3.3V@100mA

二、使用WEBENCH设计

进入WEBENCH途径：

Ø TI主页面

Ø 某一IC的主页面

进入TI的主页面的WEBENCH工具：

在TI的主页面的WEBENCH只有如上图所示的六项设计，分别是：电源、FPGA、LED、CLOCK、FILTER及传感器。而在点击“开始设计”后弹出的设计页面中，却有多于这六项设计，并且在不断增加中。

现以弹出的页面为准，谈谈它的设计方法。

在“单路电源”选卡里，将电源的参数填入指定的框内，如本例输入电压为3.3V，输出1.2V，电流100mA，

如果点两块红字，将打开器件选择页面，找到并选择器件后，将进入本器件的专有页面，不仅可以看到器件的所有文档，还出现针对本器件的专用WEBENCH设计。

本文以WENBENCH通用页面作介绍。因此点“显示推荐的电源管理电路”，页面运行后出现“select your power supplysolution”对话框时，选择“compare all part types”，此时出现的页面是所有可以满足要求的、具有不同性能及BOM成本的方案。

如下图在search里输入TPS62200进行查找：

找到器件后点“开启设计”。此时出现警告：

警告中提示此设计由于相位余量问题可能会使电路不稳定，并给了两个建议。设计时在WEBENCH推荐的设计电路图基础上，作适当调整，就可以使其输出稳定。

进入下一页面后，即为设计的文档，

在这里，它有几个主要的应用图标，点击将出现相应内容：

1、BOM：本设计所产生的材料。

2、图表：提供效率、环路特性等图表

3、原理图：显示本设计的电路图，在图中点或经过某一器件时，会出现具体参数。

4、优化：对设计进行优化

5、工作数值：将给出电路中各器件的工作状态及环路数据等

6、导出（Export）：导出多种形式的EDA用电路图。

7、打印：以PDF文件格式输出设计的所有内容。

本次设计的电路图如下：

三、验算WEBENCH设计的合理性

1、分压电阻Rfbt、Rfbb。

手册中，FB端的内部参考源为0.5V，则输出电压Vo为：

file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image019.gif

由于标称值与实际计算并不一定完全相等，且考虑线路压降，应略大于计算值。由此可见，WEBENCH设计是正确的，且是合理的。

2、电感值L1

电感L1的值决定了输出波纹电流的值，与实际的电压小波纹有关，较大的电感会有较小的波纹。取纹波电流为平均电流的20%。

手册中给出的工作频率为650KHz~1500KHz，典型频率为1MHz，设计条件Io=200mA，则电感量为：

file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image021.gif

手册中建议使用10uH的电感。

3、滤波电容

由于给定的条件中没有纹波、瞬态响应等项目要求。所以，按手册推荐值。并根据情况适当取大一些，或在后期调试时对不同值作比较后确定。

4、实验电路PCB布板

四、实验

1、实验所用主要材料：

2、电路中使用的元件参数

Rfbt---470K，计算输出电压为1.212V

Cin、Cout均使用0805封装10uF瓷片电容

其它元件均以WEBENCH设计为准。

3、测试

输入电压：3.3V，空载电流：20uA，空载电压：1.21V

开关频率：（负载电阻60 Ω）

输入电压	6V	5V	4V	3.3V
0.2uS档，	7格	6格	5格	4.8格

波纹电压：

3.3V输入时，10mV档两格

5.5V输入时，10mV档稍大于两格（约22mV）

五、总结

本试验中，由于测试条件所限，未对其动态性能等作测试，但简单地观察了输入电压的快速变化及负载电阻的快速变化时，输出电压依然稳定，波纹电压基本正常。

按照WEBENCH设计出的电路图及元件参数，组装起来的电源，达到预期效果，性能优异。说明使用WEBENCH设计，其设计的电路合理、元件参数计算准确。是很值得推广的设计工具。