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TMS320DM6446 的貨源和報價 TMS320DM6446 的相關(guān)技術(shù)信息

其他型號

基于TMS320DM6446的電源模塊設(shè)計與實現(xiàn)

     德州儀器( TI)推出最新的數(shù)字媒體片上系統(tǒng)( D ig ita lMed ia SoC )系列雙核處理器， 針對高端視頻多媒體系統(tǒng)的需求而設(shè)計， 該系列的最新的處理器是功能強大的TMS320DM6446， 其采用了TI的達芬奇( DaV inci)技術(shù)。TMS320DM6446 集成一個ARM子系統(tǒng)、一個DSP 子系統(tǒng)和一個視頻處理子系(VPSS) ， 同時還帶有圖像協(xié)處理器(V ICP)和各種豐富的外部設(shè)備， 可以更好地完成視頻處理功能。

　　在這類系統(tǒng)中， 由于計算速度和精度的要求， 供電模塊的設(shè)計將直接影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。本文針對TMS320DM6446對供電電源的要求， 采用兩片高效同步的電源管理芯片: TPS75003和TPS62040為DSP器件提供內(nèi)核電壓和外圍I/O電壓， 并通過三塊電壓監(jiān)控芯片TPS3808的串聯(lián)實時監(jiān)控由電源管理芯片產(chǎn)生的電壓， 從而實現(xiàn)DSP的內(nèi)核電壓與外圍I/O 電壓的順序上電以及復(fù)位要求。

　　1  系統(tǒng)對電源的供電要求

　　電源部分的設(shè)計對于任何電路來說都是非常重要的， 其設(shè)計的好壞直接應(yīng)影響到系統(tǒng)能否工作。

　　本次設(shè)計中電源部分盡量按照T I官方推薦的方法，采用的電源管理芯片和電源監(jiān)測芯片也是出自T I。

　　整個DSP系統(tǒng)需要的電源有1. 2 V、1. 8 V、3. 3 V 和5 V， 其中5 V 是系統(tǒng)的外部輸入電壓， 經(jīng)過兩塊電源管理芯片轉(zhuǎn)換后產(chǎn)生三種輸出電壓——1. 2 V、1 8 V和3. 3 V; 1. 2 V 是TMS320DM6446的內(nèi)核電壓， 在全速運行時的電流消耗為875 mA; 1. 8 V 是TMS320DM6446的I/O 電壓， 3. 3 V 是其他大部分外設(shè)所需的電壓。本系統(tǒng)還帶有兩塊DDR2內(nèi)存， 由1. 8 V 供電， 最大電流需求量共為600 mA。

　　所以整個系統(tǒng)對電流的消耗量是非常大的， 如果采用一般的線性電源進行供電， 將會產(chǎn)生非常大的熱量損耗， 嚴重影響系統(tǒng)的正常工作。此外， 要保證對內(nèi)核先供電， 外圍I/O 后供電， 否則器件緩沖/驅(qū)動部分的三極管將工作在未知狀態(tài)， 會影響器件壽命，嚴重時甚至損壞器件。

　　2  系統(tǒng)電源模塊設(shè)計

　　本次設(shè)計中采用了兩塊電源管理芯片是TPS75003和TPS62040。其中TPS75003 是TI公司生產(chǎn)的高效率功率管理集成電路， 其效率高達95% 。

　　它是一款多通道電源管理芯片， 輸入電壓范圍為2 2 V ~ 6. 5 V， 兩個壓降控制器Buck Con tro ller可提供3 A 電流， 支持1. 2 V ~ 6. 5 V可調(diào)節(jié)的輸出電壓， 一個線性控制器LDO 能提供300mA 電流， 支持0. 9 V ~ 6. 5 V 可調(diào)節(jié)輸出電壓， 適合給低功率系統(tǒng)電源供電。所有三種電源都有單獨的軟啟動和使能電路， 可以靈活設(shè)置加電次序。TPS75003采用小尺寸20引腳QFN 封裝， 其內(nèi)部功能框圖和各引腳的功能如圖1所示。

圖1  TPS75003功能框圖及各引腳功能

　　TPS75003的輸入電壓取5 V， 兩個壓降控制器Buck1和Buck2分別輸出1. 2 V 和3. 3 V 電壓， 線性控制器LDO 在本次設(shè)計中沒有使用。連接的原理圖見圖2， 其中Buck2的輸出Vout是通過兩個分壓電阻實現(xiàn)， 滿足關(guān)系式:

　　這里:

　圖2  TPS62040產(chǎn)生1. 2V和3. 3V電壓

　　另一塊電源管理芯片TPS62040是一款高效率的同步壓降DC DC 電源管理芯片， 其轉(zhuǎn)換效率高達95%。該芯片的輸出電壓范圍為0. 7 V ~ 6. 0 V， 非常適合低電壓的DSP設(shè)備。對于低噪聲應(yīng)用， 可以通過拉高Mode 引腳使芯片進入固定頻率的PWM 模式。TPS62040的輸入電壓范圍為2. 5 V ~ 6. 0 V，本次設(shè)計取5 V， 輸出負載電流最大可達1. 2 A， 輸出電壓VO 是可調(diào)的， 也是通過兩個分壓電阻實現(xiàn):

　　TPS62040的連接方式如圖3:

圖3  TPS62040產(chǎn)生1. 8V 電壓

　　3  電壓監(jiān)控與復(fù)位設(shè)計

　　本系統(tǒng)對電源的要求非常高， 要求電壓偏差不能大于5% ， 在輸出電壓未達到穩(wěn)定狀態(tài)前，TMS320DM6446始終處于復(fù)位狀態(tài)， 而不是處于一個未知的狀態(tài)， 因此特地添加了3 塊電源監(jiān)控芯片——TPS3808， 分別對1. 2 V、1. 8 V和3. 3 V 電壓進行監(jiān)測。TPS3808共有6個引腳， 見圖4。使用時， 將Vdd和GND 分別接電源和地; 將C t通過一個電容接地; SENSE 引腳則接被監(jiān)測的電源; 引腳輸出復(fù)位信號， 低電平有效; 表示手動設(shè)置復(fù)位， 低電平有效。當(dāng)出現(xiàn)以下兩種情況時，TPS3808 的引腳輸出復(fù)位信號， 系統(tǒng)進入復(fù)位狀態(tài)。

　　( 1) SENSE 引腳所接的被監(jiān)測電源低于一個門限;( 2)手動復(fù)位， 向MR引腳輸入一個低電平信號。

圖4 TPS3808引腳

　　本次設(shè)計中， 將3片TPS3808串聯(lián)， 以實現(xiàn)同時對1. 2V、1. 8V 和3. 3V 電壓進行監(jiān)測， 串聯(lián)的方法是將前一片監(jiān)控芯片的復(fù)位信號輸出引腳連接到后一片監(jiān)控芯片的手動復(fù)位信號引腳上; 第一片監(jiān)控芯片的手動復(fù)位信號引腳懸空不接; 最后的一片監(jiān)控芯片的輸出系統(tǒng)的復(fù)位信號，其手動復(fù)位信號引腳MR連接到跳線S4 上， 連接的原理圖見圖5。

圖5  電壓監(jiān)控部分原理圖

　　4  注意事項

　　4. 1  系統(tǒng)上電順序

　　TMS320DM6446包括ARM 和DSP 兩個內(nèi)核，設(shè)計時將兩者的電壓輸入引腳連接在一起， 保證兩個內(nèi)核同時供電。而內(nèi)核電壓的供電和外圍I /O 電壓的供電有嚴格的時序關(guān)系: 如果系統(tǒng)只對內(nèi)核進行供電， 而外圍I /O 沒有供電， 對系統(tǒng)不會造成影響， 只是系統(tǒng)的輸入輸出端口沒有使用而已; 如果先對外圍I/O 進行供電， 而內(nèi)核沒有供電， 則芯片緩沖/驅(qū)動部分的三極管將工作在未知狀態(tài)， 對系統(tǒng)會產(chǎn)生影響。所以必須先對內(nèi)核供電， 后對外圍I/O供電， 才能保證系統(tǒng)的正常工作。

　　4. 2  PCB設(shè)計

　　本次設(shè)計的DSP系統(tǒng)采用了8層板設(shè)計， 其中電源兩層， 數(shù)字地和模擬地各一層。電源層和地層間隔排列， 相當(dāng)于一個電容排布， 起到濾波作用， 減少相互干擾。電源線寬要盡可能地大， 這樣可以減小環(huán)路電阻。同時電源線、地線的走向要保持跟信號線的方向一致， 有助于增強抗干擾能力�？紤]到兩塊電源管理芯片的封裝特殊性以及散熱效果， 其底部都有Pow erPAD區(qū)， 在制作PCB 時， 要在相應(yīng)的地方敷銅， 增加過孔， 以提高散熱性。

　　5  系統(tǒng)測試

　　使用數(shù)字萬用表對電源模塊的各個電壓(包括1. 2 V、1. 8 V和3. 3 V和5 V )進行測量， 發(fā)現(xiàn)實際電壓值與標準值略有差別， 如表1所示， 但實際上DSP系統(tǒng)的內(nèi)核電壓、I/O電壓以及外圍設(shè)備電壓和外部輸入電壓并非嚴格要求達到標準值， 而是有一個可容忍的范圍(Tolerance)， 即可以略低或高于標準值， 而實際測量出的電壓值與標準值之間的偏差并不大， 誤差均未超過5%。因此， 本次設(shè)計的電源模塊的電壓輸出值是符合DSP系統(tǒng)要求的。另外， 用數(shù)字萬用表測量三片電源監(jiān)控芯片的各個引腳， 發(fā)現(xiàn)在監(jiān)測的電壓( 1. 2V、1.8V和3. 3V )正常的情況下， 監(jiān)控芯片未輸出復(fù)位信號，而在按下復(fù)位按扭或者將監(jiān)測引腳接地(監(jiān)測電壓低于正常值)的情況下， 監(jiān)控芯片輸出復(fù)位信號， 使DSP系統(tǒng)一直處于復(fù)位狀態(tài)， 直到所監(jiān)測的電壓恢復(fù)正常，系統(tǒng)才順利啟動和工作， 這說明本系統(tǒng)的電源監(jiān)控和復(fù)位電路模塊的設(shè)計達到了預(yù)期的效果。

表1  DSP系統(tǒng)電壓標準值與實測值的比較

　　為了進一步驗證電源模塊設(shè)計的正確性， 可以通過JTAG掃描的方式， 觀察TMS320DM6446處理器的DSP和ARM核是否已經(jīng)正常上電和工作。首先， 使用TI針對Davinci系列的仿真器XDS560， 將其通過JTAG接口與電路板相連; 然后， 在PC中打開CCS集成開發(fā)環(huán)境， 如圖6所示， 在CCS的ParallelDebugManager窗口左側(cè)顯示的ICE_PICK _C _0、ARM9 _0和C6400PLUS _0 分別代表TMS320DM6446的仿真器和兩個內(nèi)核(ARM 核和DSP核)， 由于還未打開電源， 所以在右側(cè)窗口顯示ARM9_0和C6400PLUS _0這兩個內(nèi)核的上電狀況( Power) 為“N /A”， 說明TMS320DM6446還未上電; 接著， 打開電源，在CCS集成開發(fā)環(huán)境下對ICE _PICK _C_0、ARM9_0和C6400PLUS_0這三項進行設(shè)備連接操作( Connect Dev ice)， 如圖7所示， 對比圖6， 可以發(fā)現(xiàn)， 在右側(cè)窗口的ARM9_0和C6400PLUS_0這兩個內(nèi)核的上電狀況( Power)已經(jīng)變?yōu)椤皁n”， 說明TMS320DM6446已經(jīng)正常上電工作， 本次設(shè)計的電源模塊提供的電壓符合系統(tǒng)的要求。

圖6  TMS320DM6446內(nèi)核的上電狀況( 未打開電源)~

圖7  TMS320DM6446內(nèi)核的上電狀況(打開電源)

　　6  結(jié)束語

　　本文針對TMS320DM*6對電源供電的要求，設(shè)計了基于TPS75003 和TPS62040 的高效電源模塊， 并采用三塊電壓.件TPS3808實時監(jiān)控由電源管理芯片產(chǎn)生的電壓。在實際使用中， 電源管理芯片工作正常， 輸出電壓滿足系統(tǒng)的供電要求; 添加的3塊電源監(jiān)控芯片， 能夠保證系統(tǒng)穩(wěn)定工作和及時復(fù)位。最終完成的整個DSP 系統(tǒng)的電路板實物如圖8所示， 其中的電源部分如圖9所示。

圖8  整個DSP系統(tǒng)電路板實物

圖9  電源部分