DSP的雙電源解決方案

DSP的供電電路設(shè)計(jì)是DSP應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一個(gè)重要組成部分。TIDSP家族（C6000和C54xx）要求有獨(dú)立的內(nèi)核電源和I／O電源，如TMS320VC5402，它的內(nèi)核電壓是1．8V，I／O電壓是3．3V。由于DSP一般在系統(tǒng)中要承擔(dān)大量的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)計(jì)算，在其CPU內(nèi)部，頻繁的部件開關(guān)轉(zhuǎn)換會(huì)使系統(tǒng)功耗大大增加。所以降低為DSP內(nèi)部CPU供電的核心電壓無疑是降低系統(tǒng)功耗的最有效的辦法之一。

　　雖然TI的DSP不要求內(nèi)核電源和I／O電源之間有特殊的上電順序，但是假如有一個(gè)電源低于正常的工作電壓，設(shè)計(jì)時(shí)就要確保沒有任何一個(gè)電源在這個(gè)時(shí)間段處于上電狀態(tài)，如果違反此規(guī)則，將嚴(yán)重影響器件的長期可靠性。另外，從系統(tǒng)級(jí)考慮，總線競爭就要求按順序上電。這種情況下，內(nèi)核電源的上電就應(yīng)當(dāng)同步或提前于I／O控制器。

　　講究供電次序的原因在于：如果只有CPU內(nèi)核獲得供電，周邊I／O沒有供電，對(duì)芯片是不會(huì)產(chǎn)生任何損害的，只是沒有輸入／輸出能力而已；如果反過來，周邊I／O得到供電而CPU內(nèi)核沒有加電，那么芯片緩沖／驅(qū)動(dòng)部分的三極管將處于一個(gè)未知狀態(tài)下工作，這是非常危險(xiǎn)的。在有一定安全措施保障的前提下，允許兩個(gè)電源同時(shí)加電，兩個(gè)電源都必須在25ms內(nèi)達(dá)到規(guī)定電平的95％。

　　1　輸入電壓等于3．3V的情況

　　1．1　使用場效應(yīng)管和有PG引腳的直流電壓轉(zhuǎn)換器

　　這種方案是所有方案中最簡單的一種。它用一個(gè)P溝道的場效應(yīng)管作為電源分配開關(guān)。這種方法要求直流電壓轉(zhuǎn)換器具有PG（Power Good）引腳。在核電壓輸出未到達(dá)額定值之前，PG引腳一直輸出為高。當(dāng)核電壓輸出達(dá)到額定值后，PG引腳變低，驅(qū)動(dòng)場效應(yīng)管打開，把外部3．3V電壓加到DSP的I／O上。所以，這種方法可以保持正確的上電順序。

　　斷電時(shí)的情況則比較復(fù)雜，有很多因素將會(huì)影響斷電的順序，如負(fù)載電流的驅(qū)動(dòng)能力、電容的大小等。不過一種可能的順序是：在去除了外部3．3V的電壓后，直流電壓轉(zhuǎn)換器的輸出電壓降低，同時(shí)PG引腳變高，關(guān)閉了場效應(yīng)管，去除了DSP的I／O電壓。

　　需要說明的一點(diǎn)是：因?yàn)镻G引腳是漏極開路輸出，所以要在源極與柵極之間加一個(gè)電阻，以確保當(dāng)PG引腳變成高阻時(shí)，場效應(yīng)管能夠關(guān)閉。

　　1．2　使用場效應(yīng)管和電源監(jiān)測(cè)芯片

　　如果直流電源轉(zhuǎn)換器沒有PG管腳，則可以使用電源監(jiān)測(cè)芯片（Supply Voltage Supervisor，SVS）來完成這個(gè)功能。這樣不僅可以很好地保證上電和斷電的順序，還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)DSP的復(fù)位。

　　在這個(gè)電路里，SVS負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)外部輸入電壓。上電時(shí)，當(dāng)3．3V電壓超過SVS的門限電壓200ms后，RESET引腳輸出為低，驅(qū)動(dòng)場效應(yīng)管工作，把外部的3．3V電壓加到DSP的I／O上。這里假設(shè)直流電源轉(zhuǎn)換器的響應(yīng)時(shí)間小于200ms。

　　在斷電時(shí)，當(dāng)去除3．3V的外部電壓后，SVS檢測(cè)到并馬上輸出一個(gè)RESET高，關(guān)閉場效應(yīng)管，這樣就可以保證在去除核電壓前去除I／O電壓。同樣，這里也有一個(gè)假設(shè)，那就是在3．3V的電壓衰減后，直流電壓變換器還能持續(xù)輸出很短時(shí)間的電壓。當(dāng)然，這也是一個(gè)合理的假設(shè)。
　　在這個(gè)電路里，TPS3824－33專門用來監(jiān)測(cè)3．3V電壓。這一系列的芯片可以監(jiān)測(cè)1．1V到6V的電壓，同時(shí)，SVS還有看門狗引腳WDI供設(shè)計(jì)者使用。SVS內(nèi)部集成了一個(gè)帶電復(fù)位生成器，只要其自身的供電電壓在1V以上，就可以保證輸出有效的RESET信號(hào)。一旦監(jiān)測(cè)電壓低于閾值電壓時(shí)，復(fù)位邏輯輸出被激活并使處理器復(fù)位。
　　如果直流電壓轉(zhuǎn)換器有PG引腳，則可以如圖2所示：把PG引腳和RESET引腳用一個(gè)與門相連，輸出到DSP的RESET引腳。當(dāng)SVS的RESET引腳輸出為低，或者DC／DC的PG引腳輸出為低（表示現(xiàn)在電源輸出未達(dá)到正常），都將實(shí)現(xiàn)對(duì)DSP的復(fù)位操作。