DSP电源系统的低功耗设计

　2．2 工作原理

　　TPS62290降压调整器有两种工作模式：PWM模式和节能模式。当负载电流增大时，工作于PWM模式，当负载电流减小时，自动转入节能模式以减小系统功耗。

　　在PWM模式下，TPS62290使用独特的快速响应电压控制器将输入电压供给负载，在每个周期的开始触发高压MOSFET开关管，电流从输入电容经过高压MOSFET开关和电感流向输出电容和负载。这一阶段，电流逐渐上升，当上升到PWM的极限电流时触发比较器，关闭高压MOSFET开关管。当高压MOSFET开关管的电流过大时也会触发电流极限比较器将其关闭。经过一段死区时间，低压MOSFET整流器工作，电感电流逐渐降低，电流从电感流向输出电容和负载，通过低压MOSFET整流器再流回电感中。在下个周期开始时，时钟信号又关闭低压MOSFET整流器并且打开高压MOSFET开关管，如此循环往复。

　　当MODE引脚置为低电平时，TPS62290工作于节能模式。当负载电流减小时，也会自动转入节能模式。当工作于节能模式时，其工作频率会降低，负载电流接近静态电流，输出电压会比正常工作的输出电压高大约1％。此时，输出电压会受到PFM比较器的监视，一旦输出电压降低，器件发出一个PFM电流脉冲，触发高压MOSFET开关管，使电感电流上升。当定时结束时，高压MOSFET开关管关闭，低压MOSFET开关管工作，直到电感电流为零。

　　TPS62290有效地将电流传递给输出电容和负载。如果负载电流降低，则输出电压会上升，如果输出电压等于或是高于PFM比较器的极限电压，芯片将停止工作进入睡眠模式，此时电流约为15μA，整个电源系统的功耗达到最低。

　　2．3 可调输出电压原理

　　TPS62290的电压输出范围为0．6V～Uin(Uin为输入电压)，通过外接一个电阻取样网络实现输出电压的调整。其连接方法如图2所示。

可调输出电压可由下式计算得到：

　　其中Uref=0．6V(内部基准电压)，为了减小反馈网络的电流，R2的值为l80kΩ或是360kΩ，R1与R2的和不能超过lMΩ，以抑制噪声。外部反馈电容C1必须具有良好的负载瞬态响应特性，其取值范围为22～33pF。电感L的取值为1．5～4．7μH，输出电容的取值范围4．7～22μF。在PCB布线时，连接FB引脚的线路要远离噪声源，以减少干扰。

　　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：