挑戰(zhàn)

針對 CPU 和 FPGA 內核電壓的快速瞬態(tài)響應

當示波器進行信號采樣和處理時，CPU 和 FPGA 等數字電路消耗的負載電流可能會迅速變化。為了將輸出電壓調節(jié)在較小的下沖和過沖范圍內，大多數示波器電源設計都需要具有快速瞬態(tài)響應行為的功率器件。如果沒有這種行為，CPU/FPGA 就無法接收穩(wěn)定的輸入電壓，導致系統(tǒng)性能降低。TPSM863257 是專為解決這一難題而設計的關鍵器件。TPSM863257 不需要像電流模式穩(wěn)壓器那樣的大輸出電容，而是采用基于比較器的 D-CAP3^TM 控制模式來實現快速瞬態(tài)響應，如圖 1 所示，ΔV_OUT 在 ±3% V_OUT 范圍內。此外，TPSM863257 易于使用，并且外部元件非常少，可支持大占空比運行。

圖 1 TPSM863257 瞬態(tài)響應（12V 至 1.05V，0.3A 至 2.7A，1A/μs SR）

低噪聲排放

由于示波器中的 ADC、DAC 和 AFE 對輻射發(fā)射敏感，因此優(yōu)先選擇 EMI 發(fā)射較小的低噪聲降壓穩(wěn)壓器。TPS62913 和 TPSM82913 專為 12V 輸入軌的低 EMI 選項而設計。TPS62913 和 TPSM82913 可支持展頻調制，有助于降低 EMI 噪聲。展頻可消除特定頻率下的峰值發(fā)射，方法是在比具有固定頻率運行的器件更寬的頻率范圍內分散這些發(fā)射。與傳統(tǒng)的開關穩(wěn)壓器 + LDO 選項相比，TPS62913 和 TPSM82913 可在單芯片選項中實現低于 20μVrms 的噪聲。通過對鐵氧體磁珠濾波器實施內部補償，還可使輸出紋波低于 10μVrms，如圖 2 和圖 3 所示。

圖 2 12V_IN 至 3.3V_OUT 以及 2.2MHz 時 TPS62913 的 V_OUT 紋波 FFT

圖 3 采用集成式鐵氧體磁珠濾波器補償的典型應用

功率密度

對于高端和便攜式振蕩器的電源設計，隨著功率需求的增加，電路板面積和厚度日益成為限制因素。電源工程師必須縮小電路設計面積并提高效率，以實現更高的功率密度。TPSM5D1806 的輸入電壓范圍為 4.5V 至 15V，具有雙路 6A 的輸出電流和較小的封裝尺寸 (5.5mm × 8mm × 1.8mm)，有助于實現高功率密度和優(yōu)化的設計布局。當連接 TPSM5D1806 的兩個輸出端以進行電流共享時，該模塊可提供高達 12A 的電流，如圖 4 所示。TPSM5D1806 還具有很高的效率，在 12V_IN 至 5V_OUT、3A 輸出電流和 2MHz 開關頻率的條件下，效率可達 92%。

圖 4 單器件，電流共享

示波器電源設計的另一項挑戰(zhàn)是監(jiān)測包括輸出電壓和輸入電流在內的關鍵參數。示波器需要穩(wěn)定的輸出電壓來驗證信號測量精度。通過將降壓穩(wěn)壓器與具有遙測功能的 PMBus^TM 接口結合使用，可以監(jiān)測實時輸出電壓，并調整電壓以實現穩(wěn)定性。此外，監(jiān)測輸入電流有助于評估效率并優(yōu)化電源管理，從而延長電池使用壽命并降低功耗。為應對這一挑戰(zhàn)而設計的支持 PMBus 的關鍵器件系列是 TPS546A24A 系列轉換器和 TPSM8D6C24 系列模塊。

TPS546A24A 和 TPSM8D6C24 是具有可選開關頻率的固定頻率器件，能夠與外部時鐘同步，這也有助于實現穩(wěn)定的頻率。對于 TPSM8D6C24，有一個雙路 35A 或單路 70A 以及最多四相可堆疊模塊。請參閱圖 5 中的簡化應用。

德州儀器 (TI) Fusion Digital Power Designer 支持 TPS546A24A 和 TPSM8D6C24 器件。Fusion Digital Power Designer 是一款圖形用戶界面 (GUI)，可使用德州儀器 (TI) USB 轉 GPIO 適配器通過 PMBus 配置并監(jiān)控器件。下載德州儀器 (TI) Fusion Digital Power Designer 軟件包。

圖 5 TPSM8D6C24 的簡化應用