作者：单文锋，张东来，秦海亮，王超
因为高精度丈量体系作业频率高，数据处理量大，功耗也相对较高，而供电体系的好坏直接影响到体系的安稳性和体系的精度，所以规划高效率、高可靠性的供电体系具有极其重要的现实意义。本文首要叙说了一个实践高精度丈量体系的电源规划。
1DSP和FPGA的电源要求
体系各个电源转化芯片一致由蓄电池供电。电源模块在用蓄电池加电时，其电压上升进程中与到达安稳状况前或许呈现较严峻的动摇。而DSP和FPGA在上电进程中假如电压动摇较大，加载或许失利并导致后续加载操作反常。为了确保加载成功，不会发生不受操控的状况，所以在体系中加入了电压监控和复位电路，以确保DSP和FPGA芯片在体系加电进程中一向处于复位状况，直到电压到达所要求的电平。一起，一旦电源的电压降到阈值以下，强制芯片进入复位状况，确保体系安稳地作业。因为体系用6V蓄电池供电，所以电压不会超越6V，只需进行欠压监控。
2电源体系规划
体系中存在模仿电路和数字电路供电。本文要点介绍数字电路电源部分。
本规划选用TPS5431×系列电压转化芯片规划数字电源体系，别离发生DSP和PFGA的内核和外围电压以及+5V电压。TPS5431×系列是低电压输入、大电流输出的同步PWMBuck降压式电压转化器，其电路外围器材少，60mΩ的MOSFET开关管确保了在继续3A的输出电流时超越92%高效率；输出电压有0.9V、1.2V、1.5V、1.8V、2.5V、3.3V可选，初始差错为1%；PWM频率规模从280～700kHz；经过峰值电流约束和热关断完结过载维护；加强散热型的PWP封装为芯片供给了更好的散热；归纳处理了电路板面积和本钱。
2.1内核电压的发生
本部分首要是为TMS320C6713B和EPIC12规划内核供电体系，其内核电压别离为1.2V和1.5V，别离用TPS54312和TPS54313来发生，详细电路如图1、图2所示。为了满意供电次序的要求，图1、图2中的PWRGD接到图3中的SS/ENA脚。
参数的选取：芯片的开关频率设为700kHz，为此，需求坚持FSEL脚开路并在RT脚和AGND脚之间串联71.5kΩ的电阻；输出滤波电感的取值规模在4.7“10μH之间，本文选用4.7μH的贴片电感；SS/ENA脚经过一个低容值电容接地，其功用为使能、输出推迟和电压上升推迟。其间推迟时间和电容值成正比，近似为：
式中：td为输出推迟时间（秒）；C（SS）为SS/ENA脚所接电容（F）；t（SS）为输出电压上升推迟时间（秒）。
本规划内核电压电路中，C（SS）=0.039μF，依据式（1）、式（2）可得td、t（SS）别离为9.36ms和5.46ms。
2.2外围电压的发生及供电次序的完结
使用TPS54316来发生3.3V的输出电压。外围器材参数的选取除SS/ENA脚处的电容外，其他与内核电压电路相同。外围I/O电压电路如图3所示。
为了完结内核和周边I/O接口的电源供电次序，本文采纳调整SS/ENA脚处的电容值和使用TPS5431×中的PWRGD和SS/ENA信号来操控的办法。一方面，在外围电压电路中选取C（SS）=0.1μF，依据式（1）、式（2）得td、t（SS）别离为24ms和14ms。在加电时，内核比外围早加电约23ms。另一方面，即便%&&&&&%被击穿，在加电开始，因为TPS54312和TPS54313输出为未到达阈值（正常值的95%），PWRGD（信号）输出低电平，TPS54316处于封闭状况，直至内核电压安稳。这样就确保了内核先加电；在封闭电源时，因为TPS54312和TPS54313输出低于阈值，PWRGD信号输出低电平，关断TPS54316，确保了外围I/O先掉电，试验测得外围I/O早掉电10ms左右。由此可见，从两方面都满意了供电次序的要求。上电进程及掉电进程试验波形别离如图4、图5所示。
2.3电压监控和复位电路
电压监控和复位电路选用TI公司的TPS3307-18D来完结。TPS3307-18D是一种微处理器电源监控芯片，其特色是可一起输出高电平有用和低电平有用的复位信号，可一起监控三个独立的电压：3.3V/1.8V/可调电压（其对应的门限值别离为2.93V/1.68V/1.25V）。因为体系中的DSP、FPGA和Flash存储器的复位信号都是低电平有用，所以用TPS3307-18D的
信号来完结复位，用
信号完结复位指示功用，对体系中的3.3V、1.5V和1.2V（扩大到3.6V）三个电压进行监控。电压监控和复位电路如图6所示。
只需其本身的供电电压在2V以上，而且被监控的三个电压中有一个低于其门限值时，就能够确保输出有用的RESET信号；当三个电压的值都高于门限值前，复位信号则一向有用。别的，芯片还有一个手动复位信号，经过复位按扭能够方便地进行手动复位。
试验测验结果表明，该电源体系能可靠地为本丈量体系供给安稳的电源，并具有动态呼应快（25ms）、功率大（最高可达18W）、转化效率高（到达93%）、输出电压波纹小（0.05V）及电压调整率好（0.1%）的特色。但是电源动摇和上电次序所形成的电路上电失利毛病，仅仅触及电源可靠性的一个方面，因而本文所举的实践使用比如或许并不适合于各种情况，其意图在于提示规划人员在有关电源规划中或许存在的危险，以供参阅。
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