基于PTH05010的低电压大电流电源解决方案.docx

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1、基于PTH05010的低电压大电流电源解决方案ronggang导语：该电路经过长期使用，性能优良，稳定可靠，而电路设计简单，特别合适需要较大工作电流的电路板电源设计。但该款电源相对于一般的线性电源价格比拟昂贵，所以假如需要的电流不大，就没必要选用该款电源对于一个实际的电子系统，电源局部是不可缺少的，也是至关重要的。由于一旦电源出了问题，很轻易烧毁芯片，损失金钱且浪费时间，所以在电源的挑选上必须慎之又慎。挑选电源时不仅要关心输入电压、输出电压和电流，还要仔细考虑系统总的功耗、电源的稳定性、电源实现的效率、电源局部对负载变化的瞬态响应才能、关键器件对电源波动的容忍范围以及相应的允许的电源纹波，还有

2、散热问题等。如今大型FPGA等电子器件得到了日益广泛的应用，FPGA的功耗一般比拟大，工作电压却很低，所以电流一般比拟大，十分是系统启动时瞬时电流很大，这就对电源提出了新的要求。目前市场上的电源芯片一般工作电流都是几个安培，10安培以上的芯片很少，而且一般电压不会做的很低，本文将就一种低电压大电流的电源解决方案做一简单介绍。表1为TI提供的Altera的Straix系列FPGA内核I/O电源参考。从表1中可以看出，FPGA的内核及I/O工作电流都可达十几安培甚至更高，而工作电压一般在1.23.3V。分析了系统需要的详细技术指标，就可以来选择适宜的电源实现电路了。一般直流转换电源分为线性稳压电源

3、和开关稳压电源。线性稳压电源固然具有优良的纹涉及动态响应特性，输出纹波小，但是效率不高，其工作效率仅为30%50%，发热量大，需要加体积庞大的散热片，可提供的电流相对较小，其过载才能也很差。开关稳压电源的功耗极低，效率高，其平均工作效率可达70%90%，发热量小，稳压范围宽，但纹波大，在输出端并接稳压二极管可以改善，另外还会产生尖峰脉冲干扰，可在电路中串联磁珠来改善。本次设计要求输入为5V直流电压，输出分别为1.2V和3.3V，电流均要求可达12A。由于电流较大，采用线性稳压电源效率低，发热量大，所以选用PTH05010开关电源模块。固然FPGA不要求内核电源和I/O电源之间有特殊的上电顺序,

4、但是从系统级考虑，总线竞争就要求按顺序上电。这种情况下,内核电源的上电就应当同步或者提早于I/O。假如只有内核获得供电,I/O没有供电,对芯片不会产生损害,只是没有输入输出才能而已;假如反过来,周边I/O得到供电而内核没有加电，将是非常危险的。所以本设计参加了TPS3808监控电路，以确保两种输出电压同时输出，同时还具有低压保护及系统复位的功能。芯片简介PTH05010是由TI公司推出的一款5V输入，输出电压可调的电源模块，其输出电流可达15A。该系列电源模块的引脚兼容，使用方法也一致，便于交换。PTH05010电源模块主要特性包括：输入电压范围4.55.5V，输出电压0.83.6V，开关频率

5、275325kHz，最大稳压误差2%，最高转换效率96%不同电压输出时的效率不同，如输出1.2V时效率为88%，输出3.3V时效率为95%。TPS3808是TI公司的一款具有低静态电流、可编程延迟的监控电路。主要电器参数包括：输入电压范围1.86.5V，上电复位可调整延迟时间1.25ms10s，典型静态电流2.4A，高精度门限0.5%。典型应用PTH05010的典型应用电路如图1所示。align=center图1PTH05010典型应用电路/align从图1中可以看出PTH05010所需的外围器件很少，只需要三个器件即可工作，这就使得电路设计变得特别简单。其中输入输出分别有一个滤波电容，其标称

6、值为最小推荐电容，也可再并联其他电容来进一步改善滤波效果，电阻是用来调节输出电压的，其计算公式如下。由于输出电压仅由这一个电阻决定，所以要想保持输出稳定可靠，此电阻最好为高精度电阻，而且应该有较好的温度稳定度，否那么阻值随温度变化而变化就会造成输出电压不稳定，温度稳定度最好在100ppm/以上。图1中2引脚VIN为输入电压，一般为5V;3引脚Inhibit可以关闭输出电压，通常做悬空处理;5引脚VoSense可以与输出电压引脚VOUT相连来补偿电源模块与负载间的压降，也可做悬空处理。8引脚Track可自动跟踪定序，输入上电20ms后该引脚有效，该引脚可保证不同模块在同一个驱动电压的作用下同时输

7、出电压。该引脚可使输出电压随该引脚电压变化而变化，假如该引脚电压高于设定的输出电压，输出电压输出设定值。9引脚MarginDown和10引脚MarginUp，这两个引脚假如与地相连可分别使输出电压降低或者升高5%，可用于微调输出电压，不用时可以悬空。TPS3808的典型应用电路如图2所示。align=center图2TPS3808典型应用电路/align在图2中，当TPS3808的SENSE引脚电压低于门限电压或者MR有效时，RESET引脚输出复位信号，CT引脚用来设定复位延迟时间，假设悬空延迟时间为20ms，通过电阻连接至VDD那么延迟时间为300ms，也可通过电容接地，根据电容值的不同可将

8、延迟时间设定为1.25ms10s，电容值的计算公式如下。TPS3808G12和TPS3808G33的门限电压分别为1.12V和3.07V，所以当1.2V或者3.3V输入电压分别低于1.12V或者3.07V时，DSP就会收到复位信号，进而对电路进展了保护。电路设计图3是完好的电源设计原理图，系统构造特别简单，两片PTH05010分别输出3.3V和1.2V直流电压，TPS3808G50的复位引脚与两个电源模块的Track引脚相连，在系统上电时保证了两个模块可以同时输出电压。由于TPS3808G50的门限电平为4.65V，所以当输出电压低于4.65V时，TPS3808G50也会输出复位信号，进而实现

9、了电路保护。同时在TPS3808G50的MR引脚接了按键开关，可实现人工复位。align=center图3电源设计原理图/align该电路在输出端加了稳压管和磁珠，用于保护电路、改善纹涉及降低干扰。之所以在每个电源模块的输出端都串联了两个并行磁珠，是考虑到电流较大，多个磁珠并联可以进展分流，此外磁珠可抑制电源线上的高频噪声和尖峰干扰，还具有吸收静电脉冲的才能。MarginDown和MarginUp引脚都引到了排针上，方便进展电压微调。用来调整输出电压的电阻R1和R2采用0.1W、1%精度的电阻，其温度稳定度不低于100ppm/，PCB布板时尽量靠近电源模块放置，一定留意不要给该电阻并联电容，否那么会影响电源模块的稳定性。该电路经过长期使用，性能优良，稳定可靠，而电路设计简单，特别合适需要较大工作电流的电路板电源设计。但该款电源相对于一般的线性电源价格比拟昂贵，所以假如需要的电流不大，就没必要选用该款电源。