基于数模混合的无极可调电源电压设计

　　随着集成芯片的功能越来越强大,应用范围越来越广,其对电源的要求也越来越高,在不同的应用下将会采取不同数值的电源电压,特别是一些存储芯片为了加快烧写大程序或下载数据时的速度,会要求将其供电电压提高到正常使用的几倍,因此如何获取面向集成芯片的精确可调电源成为近期比较受关注的研究内容,具有一定的研究价值。本文就此提出ARM微处理器S3C44BOX采用数模混合闭环反馈控制方法为外围系统提供0~20V的无极可调电源电压的设计方案。

　　1　数模芯片介绍

　　1.1　DA转换器TLV5614

　　TLV5614是TI公司生产的4路12位电压输出型数模转换器(DAC),具有灵活的4线串行接口,可以与TMS320、SPI、QSPI和Microwire串行接口实现连接。TLV5614由16位串行字组成编程控制命令,包括DAC地址、独立DAC控制位和12位DAC值。器件由数字电源DVDD、DGND和模拟电源AVDD、AGND供电,两组电源相互独立.

　　1.2　AD转换器TLV2544

　　TLV2544是TI公司生产的一组高性能12位低功耗、高速、CMOS模数转换器(ADC)。器件具有3个数据输入端和一个三态输出端,为最流行的微处理器(SPI)串行口接口提供4线接口。该器件除了具有高速模数转换器和多种控制功能外,还具有片内模拟多路器,可选择外部模拟电压或3个内部自测电压之一作为输入;同时它还具有内置转换时钟和电压基准,并有2种不同的内部基准电压可以选择。TLV2544的工作周期有2种开始模式:一种是常用于SPI微处理器的模式,即不使用FS时, CS的下降沿即为周期开始,这时输入数据在SCLK的上升沿移入,输出数据在下降沿改变;另一种是FS的下降沿即为周期的开始,这时输入数据在SCLK下降沿移入,输出数据在上升沿改变,这种模式一般用于TMS320系列的DSP.

　　器件在上电初始化时首先需要将初始化命令A000h写入CFR配置寄存器,然后对器件进行编程,其编程方法是在初始化命令A000h低12位写入编程数据以规定器件的工作方式。TLV2544具有4种转换模式,分别为:单次模式、重复模式、扫描模式和重复扫描模式。每种模式的工作稍有区别,这取决于转换器如何采样和采用哪一种接口。另外,TLV2544还具有一个内置基准,其电平可编程为2V或4V,如果采用内部基准,REFP就被设为2V或4V,而REFM则被设为0V。TLV2544单次模式的工作时序图如图2所示。

   2　设计与实现方法

   2.1　总体设计方案

 　系统的设计思路是闭环反馈控制,即通过微处理器S3C44BOX接收外部键盘或者软件设定的给定电压值后,与反馈检测模块的输出电压进行比较,根据误差进行一定的算法控制和转换,软件计算结果送入执行模块,即可获得所需电压。总体设计框图如图3所示。