電源變換器在控制信號類型來分類可籠統(tǒng)地分為兩大類：模擬電源和數(shù)字電源。

模擬電源就是直接對電壓或電流的原始信號進(jìn)行縮小或放大、比較等處理，也就是在反饋環(huán)路中，從輸入反饋信號到產(chǎn)生新的PWM驅(qū)動過程中，該反饋信號一直保持模擬信號形式。而數(shù)字信號則是將反饋信號在輸入反饋環(huán)路前進(jìn)行數(shù)字化處理，以數(shù)字信號進(jìn)行計算處理產(chǎn)生新的PWM驅(qū)動。

模擬電源在控制器處理器發(fā)展起來之前占據(jù)絕大部分的市場，它的環(huán)路主要由分壓網(wǎng)絡(luò)、運算放大電路、比較器以及一些邏輯電路組成，目前市場上已經(jīng)有非常多的IC廠家將這幾種電路的部分或全部集成到一顆芯片里，使用起來非常方便，甚至廠家還會針對一顆芯片提供多種詳細(xì)電路應(yīng)用方案，這讓硬件工程師們設(shè)計電路時毫無壓力。

近十幾年來隨著MCU和DSP的迅速發(fā)展，數(shù)字電源在大功率場合已經(jīng)成為主流，如TI的C2000系列的DSP，在電源領(lǐng)域得到極大應(yīng)用。數(shù)字電源需要軟件參與，已經(jīng)不是一個硬件工程師可以單獨完成的了，那么是不是說硬件工程師在硬件設(shè)計時工作量更小了呢?我個人覺得可以說變小了也可能變大了。怎么說呢?很多專搞硬件的工程師們可能根本不懂得DSP，而且廠家很少會針對一款DSP做電源方面的應(yīng)用電路，并且一款DSP可使用在多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的電源變換器上，就算廠家針對一款DSP做了多種電源應(yīng)用電路，但是在實際項目中變化太多了，DSP的一個引腳往往有多種復(fù)用功能，我們在設(shè)計電路時應(yīng)該能合理分配DSP的引腳資源，所以設(shè)計時我們可以與軟件工程師溝通，此外，作為電路設(shè)計者，自己也應(yīng)該對DSP有一定基本的了解，好讓自己能判斷設(shè)計是否合理，這也是作為高級硬件工程師必須掌握的知識技能。

那么以下篇章就對DSP的一些在控制環(huán)路中經(jīng)常用到的資源進(jìn)行整理，希望對同行的你有所幫助。

圖1

這里我以TI的TMS320F28335為例進(jìn)行整理。

首先是DSP的最小工作系統(tǒng)，包括3部分電路：供電電路、復(fù)位電路以及時鐘電路。TMS320F28034的工作電壓為3.3V，工作電流可達(dá)160mA左右，如果由5V電源轉(zhuǎn)3.3V，可用TO252封裝的LOD芯片實現(xiàn)，如果是12V轉(zhuǎn)3.3V，LOD有1.4W的損耗，建議使用BUCK變換器進(jìn)行降壓。

復(fù)位電路，TMS320F28034的數(shù)據(jù)手冊描述如下，其中關(guān)于該引腳的外部電路，它描述為通過一個2.2kΩ~10kΩ電阻上拉到VCC，用一個小于或等于100nF的電容接VSS。如圖3所示。

圖2

圖3

時鐘電路也可以說成振蕩電路，通過振蕩產(chǎn)生高頻信號驅(qū)動DSP運行，它相當(dāng)于DSP的心臟。TMS320F28034的主頻為60MHz，這個頻率可以由DSP內(nèi)部振蕩器產(chǎn)生，也可以由外部振蕩器產(chǎn)生，由于內(nèi)部振蕩器的精度受溫度影響較大，多數(shù)情況下采用外部時鐘信號。圖4數(shù)據(jù)手冊提供的外部時鐘電路，由兩個起振電容和一個晶振以及一個Rd(其實在實際應(yīng)用中，一般沒有串接Rd)。

圖4

這是無源振蕩時鐘電路，也可使用有源振蕩電路，其輸入引腳為XCLKIN，如圖5所示。

圖5

晶振頻率有很多種，應(yīng)該如何選擇?記住TMS320F28034的主頻為60MHz ，只要使圖6中的表達(dá)式里的其中一個等于60MHz即可，OSCCLK為晶振頻率，例如10MHz、12MHz。

圖6

第二就是JTAG調(diào)試接口，該接口可以方便軟件工程師燒寫程序，在線仿真調(diào)試。

圖7 JTAG調(diào)試接口

第三，開始說說TMS320F28034的一些在電源領(lǐng)域常用的資源，主要有通用I/O、ADC、PWM、TZ。當(dāng)然還有一些通訊接口如SPI，SCI，IIC，CAN也會經(jīng)常用到，但硬件設(shè)計與普通的單片機(jī)上的沒什么差別，這里就不做介紹。

通用I/O，也就是通用輸入輸出，通過配置相應(yīng)的寄存器可以設(shè)置一個I/O引腳為輸入、輸出、上拉，所以設(shè)計電路時可以不外加上拉電阻。通用I/O口只能判斷邏輯電平——0和1，它們的表現(xiàn)在模擬電壓范圍如圖8所示。

圖8

作為輸入使用時，我們設(shè)計電路時不僅要保證需要保證輸入電平信號不能大于3.3V，也要保證有一定的時長，電平時間太短，DSP不能識別。如圖9所示。

圖9

ADC采樣，TMS320F28034的ADC為12位，這里設(shè)計電路時主要考慮時輸入電壓信號VADC不能大于3.3V，如果ADC是以15PIN的VREFHI作為參考電平，則VADC應(yīng)小于VREFHI，同時VREFHI小于3.3V。

PWM，是開關(guān)電源里必不可少的一種驅(qū)動信號，TMS320F28034有7組PWM，每組有A和B兩個PWM，所以一共有14個PWM。一個完整的PWM輸出需要經(jīng)過較多的功能模塊配置，如圖10所示，有興趣的小伙伴可以自行研究。

圖10

對于硬件工程師來說，個人覺得圖10中的死區(qū)模塊(DB)應(yīng)該要了解清楚，如圖11所示，同一組的PWMxA和PWMxB輸出可以選擇內(nèi)部同一個PWM信號作為生成輸出PWM信號源，也可以選擇不同信號源。對于全橋式的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，同一橋臂的上下管驅(qū)動信號是選用同一組的PWMxA和PWMxB還是選用不同組的來控制，不同軟件工程師有不同的編程習(xí)慣，所以在設(shè)計前我們應(yīng)該和他們溝通好。

圖11

TZ，trip-zone的縮寫，谷歌翻譯是“旅行區(qū)”，怪怪的。其實TZ的功能是當(dāng)功能發(fā)生異常，異常信號送至TZ模塊，能以最快的速度做出相應(yīng)的處理，這個處理動作有軟件設(shè)定，比如，電源輸出短路時，將CT信號送至TZ的引腳，軟件設(shè)定立刻置PWM信號為低電平信號，從而實現(xiàn)短路保護(hù)。

TMS320F28034中有6個TZ，其中TZ1、TZ2、TZ3由引腳輸入，輸入為低電平時表示錯誤發(fā)生。

每一個PWM模塊都能通過寄存器TZSEL進(jìn)行設(shè)置來選擇哪一個TZ信號用于控制該PWM情況。也就是PWM1可以選擇6個TZ中的任意一個作為錯誤控制信號。

圖12

圖13