基于 TPS54310的雷达视频信号模拟器的电源设计

　　雷达视频信号模拟器是调试雷达信号处理机的重要设备，具有模拟环境和目标视频回波信号功能，用于评估雷达信号处理器性能。由于模拟生成雷达视频信号需要大量运算，为了保证系统的实时性，采用TI公司的TMS320C6713B DSP作为信号合成的核心元件，采用XIUNX的Spartan-IIE系列FPGA控制系统时序逻辑，从而增加系统设计的灵活性，简化设计。由于TMS320C6713B DSP的MW核电压为1．2 V,外围I／O电压为3．3 V;而FPGA的内核电压为1．8 V，外围I／O电压为3．3 V，所以电源系统至少需要产生三种电压。另外，必须考虑上电顺序,如果只有DSP或FPGA的内核获得供电,外围I／O无供电,则不会损坏器件的,仅无输入／输出：反之，如果外围I／O获得供电而CPU内核无供电,那么器件缓冲／驱动部分的三极管将工作于未知状态，这是非常危险的。考虑到DSP的功耗较大，且本系统要求多片DSP同时工作，若采用线性电源。必产生较大的热损耗，因此采用输出电压可调、高转换率的开关电源实现电源系统的设计。

　　2 电源系统设计

　　本系统设计采用低电压输入、大电流输出的同步PWM降压式电压转换器TPS54310实现电源系统设计,采用TPS54310只需少量外围元件,60 mΩ的MOSFET开关管可保证在持续3 A的输出电流时转换率高于92％；通过配置外围元件产生0．9 V、1．2 V、1．5 V、1．8 V、2．5 V、3．3 V的电压，PWM频率范围为280 kHz~700 kHz：利用峰值电流限制和热关断实现过载保护：强散热型PWP封装具有更好的散热功能。此外，TI公司还提供该系列电源器件的设计工具一SWIFT软件，可辅助完成电源系统设计，缩短研发周期。

　　2．1 内核电压及外围I/O电压

　　由于TPS54310可通过调节外围电阻的阻值，产生系统所需1．2 V、1．8 V、3．3 V，其各路电压产生的电路原理图如图1～图3所示，图1产生1．2 V电压,图2产生1．8 V电压，图3可产生3．3 V电压，因各电路原理基本相似，本文以图1为例说明如何调整输出电压的幅值，以满足电源系统要求。图1中只需调节R144与R150，使其满足如下公式：

　　R144=(R150×0．890)／(Vo-0．891)              (1)

　　R150取10 kΩ,因图1产生1．2 V的电压(Vo)，式1可得R144的阻值约为26．1 kΩ。

　　本设计中所有TPS54310的开关频率都设置为700 kHz，该频率的设置通过式2计算。以图1为例，其中fSW为可设置的开关频率，其设置范同为280kHz～700 kHz，同时要求SYNC保持开路状态。

　　R136=(100 KΩ/fSW)×500 kHz                   (2)

　　故R136的阻值约为71．5 kΩ。

　　设置输出滤波电路可通过SWIFT软件计算。

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　　2．2 顺序上电

　　系统采用TI公司的TMS320C67-13B DSP和Xilinx的Spartan-IIE系列FPGA，这两种器件均需内核电压和外同I／O电压。上电时，要保证内核先加电,外围I／O后加电；掉电时,应先关断外围I／O电源，再关断内核电源。

　　实现内核电压与外围I／O电压的顺序供电,可通过调整TPS54310的SS／ENA引脚所连接的电容并利用其PWRGD和SS／ENA信号满足顺序供电要求。SS／ENA引脚通过一只小容量电容接地,实现使能、输出延迟和电压上升延迟，其延迟时间与容值成正比：