DSP应用系统的电源设计研究

中国船舶重工集团公司第七一五研究所　王剑辉



DSP应用系统的电源设计研究

中国船舶重工集团公司第七一五研究所王剑辉

【摘要】在DSP应用系统设计中，电源设计是重要的一个设计环节，直接关乎DSP系统运行稳定性的好与坏。本文中，以TI公司生产的TPS系列芯片DSP系统为研究对象，分析了该系列DSP系统的电源需求，并阐述了此系列芯片的电源设计方法，旨在为DSP应用系统的电源设计提供参考。

【关键词】DSP应用系统；电源设计；供电需求

0　前言

DSP技术是指数字信号处理技术，在高科技数码产业发展的过程中有着十分重要的作用。TI公司坐落于美国，其TPS系列芯片的性能优异，在DSP市场中应用十分广泛。在DSP应用系统设计中，电源设计起着关键性的作用，通常，系统中其他的部分全部设计完成之后再进行电源设计，由此，依据其他部分的电源需求及具体的器件，能够准确的获知系统需求是电流、电压信息等，进而保证电源系统器件选择的正确性。

1　TPS系列芯片介绍及系统电源要求

TI公司所生产的TPS系列芯片是一种同步降压DC/DC调整器，适用于DSP应用系统，具有输入电压低、输出电流大的特点，效率非常高[1]。以TPS54610为例，其内部含有MOSFET开关管，此开关管的峰值电流可达12A，输出电流为6A，输出电压为0.9V～3.3V，电压可根据需要进行相应的调整，精确率约为1%，脉宽调制频率具有较好的调整性；从功能方面看，主要具有三个方面的功能，一是限流，二是低压闭锁，三是过热断电，同时，TPS54601还含有SS/ENA和PWRGD引脚，通过此项功能，启动时间及顺序启动电路均可以进行良好的设计，由此，应用在DSP系统中时，系统设计的要求可充分满足，进而保证DSP系统平稳的运行。

在DSP应用系统中，数字信号处理器的型号为TMS320C6416T，该处理器为系统中的核心处理器，内核电压为1.2V，外围I/O电压为3.3V，数据缓存系统采用IDT70T3539M，该型号的RAM为双口。通过仿真计算和查阅资料，DSP系统所需要的电流最大为1A，基于上述系统需求，进行电源设计，电源设计共包含两个大部分，一是供电系统设计，二是监控电路设计。

2　电源设计方案

2.1供电系统设计

从DSP应用系统的发展来看，基本与集成电路的发展相同，大部分新型DSP系统工作时，所需要的电压为3.3V，然而，当前的外围电路电压多为5V，因此，在设计供电系统时，必须要对外围电压进行转换处理，以便于满足系统的电压需求，转换处理功能通过电压调节器的安装来实现[2]。通常，电压调节器由TI公司专门提供，可有效的满足不同DSP系统的电压需求。

目前，电压调节器的常用类型比较多，比如线性稳压器LDO，该种电压调节器的输出方式有两种，一种为单路输出，一种双路输出，在单路和双路输出中，输入电压均为5V，但输出电压均分为固定及可调整两种，从而有效地满足了DSP系统的电压要求，但此种类型的电压调节器的效率比较低，这是其突出的缺点。此外，DC/DC控制器、DC/DC控制器联合功率开关和开关电源模块均为电压调节器的种类。在这些电压调节器中，输入的电压均为5V，属于直流输入，且输出电压的形式也为直流输出，不过，每种类型各自具有独特的优缺点，在进行供电设计时，可依据DSP系统具体的电源需求来进行选择。

近年来，实际应用DSP系统时，对功率的要求逐渐降低，TI公司在设计DSP系统时，顺应实际的应用趋势，由此产生了多种多样的低功耗电路，TPS系列就是此类型电路中的一种，在TPS系列芯片中，电压可以进行调节，即使产品升级换代，也能够良好的解决。同时，在进行控制时，利用滞后控制，获得的瞬态响应速度非常快。TPS系列芯片为同步降压电源控制器，带有开关模式，电压输出可调节，且精确度比较高，在单电源供电且电压为5V的微处理器中，具有良好的应用性。电压引脚所提供的电压参考范围为1.3V～5V，由此，依据系统需求，设置相应的输出电压，或者利用采集到的样品电阻（R2，R3），以参考电压倍数的形式设置输出电压，输出电压的计算公式为Vo=（1+R2/R3）[3]。此外，控制器在启动之前，电源输出可能会出现偏差，影响系统运行的稳定性，而在TPS系列芯片中，含有输入禁止引脚的功能，由此，即可禁止低电压，并实现对上电顺序的控制，避免电源输出偏差问题，保证系统稳定的运行。

2.2监控电路的设计

在DSP应用系统的电源设计中，仅仅进行供电系统设计是不够的，主要原因是系统工作过程中，严格要求电压，从而降低电路在长期运行中所受到的损害，因此，监控电路设计是电源设计中必不可少的部分。电源系统中，电平存在一定的要求，当电源未达到规定要求时，为了保证TPS系列芯片处于可控制中，需要在进行电源设计中，加电源监测电路设计，由此一来，DSP系统在进行加电时，监测电路始终保持在复位的状态中，直到DVdd和CVdd的电平达到规定的要求，DSP系统才能够正常的运行[4]。基于上述要求，在进行电路设计时，将电压监测IC分别设置在DVdd和CVdd处，同时，电路中芯片的型号为MAX708。

通过MAX708芯片，系统在进行上电时，监控电路始终输出有效的复位信号，由此一来，DSP系统与其他电路的状态一直为复位，未知状态并不会发生，当监控电路的电压超过规定的门限电压之后，复位状态即可自动解除，从而保证DSP系统能够正常的运行。此外，在DSP系统运行的过程中，如果某个监测引脚上的电压出现下降，且未达到门限电压值时，监控电路会再一次输出复位信号，促使DSP系统处于复位的状态中。

3　结论

随着DSP系统的发展，其电源系统的复杂性越来越高，由此促使系统对供电的要求也逐渐提升，在进行电路设计时，通过供电系统设计及监控电路设计的有效开展，保证电源供给的稳定性，并能够充分的满足DSP系统对电源及电压的需求，从而保障DSP系统正常的运行。

参考文献

[1]周鹏,杨会成,查君君等.基于TPS767D301的TMS320F28335-DSP电源低功耗设计[J].安徽工程大学学报,2012(4):57-60.

[2]李林,李志勇.基于DSP的智能电源系统设计[J].实验室研究与探索,2013(1):57-59+224.

[3]宣丽萍,李朕.基于DSP的开关电源系统优化设计[J].黑龙江工程学院学报,2015(2):8-12.

[4]白刚.基于DSP的单相正弦波变频电源设计与应用[J].中国高新技术企业,2014(8):48-50.