用TPS62200作为OMAP1510的动态电压缩放器

用TPS62200作为OMAP1510的动态电压缩放器

毫无疑问的，延长便携式电子产品之电池使用寿命将有助于该产品的销售。对微处理器而言，降低内部时脉频率以及/或降低核心电压均有助于降低其功率消耗。动态电压缩放(Dynamic voltage scaling,DVS)威廉希尔官方网站 常用来降低核心电压以降低功率消耗。本文将说明如何使用TPS62200降压型转换器来实现动态电压缩放威廉希尔官方网站 并作为OMAP1510处理器之电源。
　　
　　下列式子将说明使用TI-DSP核心之微处理器的功率消耗计算方式：
　　
　　PC~(VC)2×f其中，PC代表核心功率消耗，VC为核心电压，f则为核心时脉频率。
　　
　　因此，降低内部时脉频率以及/或降低核心电压均可降低核心之功率消耗。动态电压缩放威廉希尔官方网站 一般常用来降低核心电压以达到降低核心功率消耗的目的。本文将说明如何使用TPS62200降压型转换器来实现动态电压缩放威廉希尔官方网站 并作为OMAP1510处理器之电源。
　　
　　OMAP1510处理器具有两种操作模式：AWAKE(唤醒)模式以及低功耗的DEEP-SLEEP(深睡眠)模式。在AWAKE模式时，OMAP1510处理器需要1.5伏特的输入电压。在DEEP-SLEEP模式时，OMAP1510处理器可操作在1.1或1.5伏特的输入电压下。在DEEP-SLEEP模式时，若输入电压VDDx=1.1伏特，OMAP1510处理器的功率消耗将会降至最低。图1为使用TPS62200可调式降压型转换器实现动态电压缩放威廉希尔官方网站 之电路图。图中还包括了一个外加的回授电阻RX以及被称为低功率模式(Low Power Mode，LPM)的数字控制信号，该信号在电压由1.5伏特降为1.1伏特时会转为低电平状态。

　　
　　图1：使用TPS62200作为OMAP1510的动态电压缩放器。
　　
　　控制信号LPM透过RX将电流注入回授网络中以藉此改变输出电压。式1以及式2将电流在回授节点VFB上加总。对式1以及式2同时求解并将其代回以求解RB可得式3以及式4。这些方程式可用来计算注入电阻RX以及底端回授电阻RB。在图1中，RT=402kΩ、VO_HI=1.5V、VO_LO =1.1V、VLPM_HI =2.8V、VLPM_LO=0V以及VFB=0.5V。

      图2为当负载电流降至300微安培时的输出电压瞬时。瞬时时间过长的原因是因为用来将10μF输出电容器由1.5伏特放电至1.1伏特的放电电流仅有300微安培。

　　
　　图2：两种输出电压间的瞬时。
　　
　　TPS62200非常适用于实现动态电压缩放威廉希尔官方网站 。当OMAP1510操作在AWAKE模式下时，TPS62200操作在PWM模式以达致高效率的目的并提供较高的负载电流。当OMAP1510操作在DEEP-SLEEP模式下时，TPS62200操作在PFM模式以更有效率的提供数百微安培的低负载电流。举例来说，当使用TPS62200以及一个3.6伏特，1Ah的锂离子电池作为OMAP1510芯片的输入电源时，本架构可达到下列的特性：
　　
　　1)不使用动态电压缩放的DEEP-SLEEP模式(TPS62200操作于PFM模式)：VO=1.5伏特，300μA，效率=93%。
　　
　　2)使用动态电压缩放的DEEP-SLEEP模式(TPS62200操作于PFM模式)：VO=1.1伏特，250μA，效率=93%。
　　
　　3)AWAKE模式：VO=1.5伏特，100mA，效率=96%。假设微处理器操作在AWAKE模式下的时间占5%，操作在DEEP-SLEEP模式下的时间占95%，该一电池将可使用九个小时。