外围电压的产生 - 高精度测量系统中多电源可靠性设计

2.2 外围电压的产生及供电顺序的实现

　　利用TPS54316来产生3.3V的输出电压。外围器件参数的选取除SS/ENA脚处的电容外，其余与内核电压电路相同。外围I/O电压电路如图3所示。

　　

 

　　为了实现内核和周边I/O接口的电源供电顺序，本文采取调整SS/ENA脚处的电容值和利用TPS5431×中的PWRGD和SS/ENA信号来控制的方法。一方面，在外围电压电路中选取C(SS)=0.1μF，根据式(1)、式(2)得td、t(SS)分别为24ms和14ms。在加电时，内核比外围早加电约23ms。另一方面，即使电容被击穿，在加电起始，由于TPS54312和TPS54313输出为未达到阈值(正常值的95%)，PWRGD(信号)输出低电平，TPS54316处于关闭状态，直至内核电压稳定。这样就保证了内核先加电;在关闭电源时，由于TPS54312和TPS54313输出低于阈值，PWRGD信号输出低电平，关断TPS54316，保证了外围I/O先掉电，实验测得外围I/O早掉电10ms左右。由此可见，从两方面都满足了供电顺序的要求[6]。上电过程及掉电过程实验波形分别如图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采用TI公司的TPS3307-18D来实现。TPS3307-18D是一种微处理器电源监控芯片，其特点是可同时输出高电平有效和低电平有效的复位信号，可同时监控三个独立的电压：3.3V/1.8V/可调电压(其对应的门限值分别为2.93V/1.68V/1.25V)。由于系统中的DSP、FPGA和Flash存储器的复位信号都是低电平有效，所以用TPS3307-18D的

　　

 

　　信号来实现复位，用

　　

 

　　信号完成复位指示功能，对系统中的3.3V、1.5V和1.2V(放大到3.6V)三个电压进行监控。电压监控和复位电路如图6所示。

　　

 

　　只要其自身的供电电压在2V以上，并且被监控的三个电压中有一个低于其门限值时，就可以保证输出有效的RESET信号;当三个电压的值都高于门限值前，复位信号则一直有效。另外，芯片还有一个手动复位信号，通过复位按扭可以方便地进行手动复位。

　　实验测试结果表明，该电源系统能可靠地为本测量系统提供稳定的电源，并具有动态响应快(25ms)、功率大(最高可达18W)、转换效率高(达到93%)、输出电压波纹小(0.05V)及电压调整率好(0.1%)的特点。然而电源波动和上电顺序所造成的电路上电失败故障，只是涉及电源可靠性的一个方面，因此本文所举的实际应用例子可能并不适合于各种情况，其目的在于提醒设计人员在有关电源设计中可能存在的隐患，以供参考。