应用心得

       通过用TPS3307芯片进行电压监控设计，不仅了解了部分TI模拟器件，而且还从中发觉高速电路板设计中电源设计及监控的重要性。这些重要性主要体现在以下几个问题里面。

       （1）电源热处理

       热处理对任何系统都是一大难题。电源系统在工作过程中会产生很大的热量。当系统未提供空气对流或环境温度较高时，散热器是必需的。风扇提供的气流能简化电源的设计，但增加了噪音，降低了可靠性。

       本系统中由于主板上置有散热风扇，而且电源的功率不太大，故不单独采用散热器。

       （2）EMI处理

       电磁干扰是开关电源和电源监控系统设计人员面临的主要设计问题。必须考虑各种噪声：传导、辐射、共模和差模噪声。共模噪声是系统噪声最重要的来源，在DC－DC变换器中，共模噪声是初级与次级间流通的电流引起的，它是主开关器件和输入－输出耦合电容上电压瞬变过程的函数。

       由于开关电源中通常包含有高频信号，PCB上任何印制线都可以起到天线的作用，印制线的长度和宽度会影响其阻抗和感抗，从而会影响到频率响应。即使是通过直流信号的印制线也会从邻近的印制线耦合到射频信号并造成电路问题，甚至再次辐射出干扰信号。

       因此应将所有通过交流的印制线设计得尽可能的短而宽，这意味着必须将所有连接到印制线和其他电源线的元件放置得很近。印制线的长度与其表现出的电感量和阻抗成正比，而宽度则与印制线的电感量和阻抗成反比。长度反映出印制线响应的波长，长度越长，印制线能发送和接受的电磁波频率越低，它就能辐射出更多的射频能量。

       （3）电压的稳定性

       高品质的稳定的工作电压（或电流）是高速芯片（如DSP芯片）长期有效工作的基本保证。一般电源系统仅仅是在电源芯片上大做文章，采用高效率电源芯片，在要求不高的场合没有引入电源监控系统。而在以高速芯片为核心的高速电路板上，影响供电电压的因素繁多，既有器件上的原因，也有设计方案上的弊病；这些因素极大的改变了到达芯片的真实电压，无法使芯片工作在额定的电压，在条件恶劣的情况下甚至难以保证电压的稳定供电。因此，在高速芯片电路板设计中，要求引入电压监控体系，通过实时监控电压变化并进行调整来实现对高速芯片的高品质电压供电。在这方面，TI公司的TPS33xx系列芯片以其独特的设计品质在同行中得到广泛认同。TPS3305、TPS3306能够同时监控2路电压，并具有温度补偿调整功能，而TPS3307性能更高，不但同时可监控2路电压，还能自适应的调整第三路被监控电压，芯片工作性能稳定，而且3通道技术使其使用效率非常高。

       （4）高功率和故障容错度的并联技术

       电源结构常常用多个电源或多个电源变换器来增加输出功率，或提供故障容错度。相同的独立电源并联工作是获得高功率电源的既可靠又经济有效的方法。

       （5）安全性

      模块化设计能够获得很好安全特性。电源系统输入与输出间电气隔离是最基本的安全性要求。隔离型DC－DC变换器具有内部变压器来提供必要的保护，从而简化了系统的设计。而非隔离型变换器需要一个外部变压器。对给定的母线电压，电压越高，功率损耗就越低，且导体尺寸也越小。

       参考文献

       1. TPS3307-18, TPS3307-25, TPS3307-33 TRIPLE PROCESSOR SUPERVISORS. TI Databook,2000