隨著title="低功耗">低功耗單片機(jī)及輔助芯片應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展,，各種應(yīng)用場合對單片機(jī)系統(tǒng)有了更加嚴(yán)格的要求,，便攜式解決方案在系統(tǒng)設(shè)計中開始占據(jù)越來越大的比重，并越來越多地傾向于低電壓,、低功耗,、微型化設(shè)計。在這些便攜產(chǎn)品的設(shè)計中,，一般均采用電池作為系統(tǒng)供電方式,。在一些使用交流供電的系統(tǒng)中,，也設(shè)計了后備電池供電方式。TPS60101具有微功耗,、高效率,、可控、寬輸入電壓范圍,、穩(wěn)壓效果好,、低漏電流、體積小等突出優(yōu)點(diǎn),，可以為這些設(shè)計提供完美的電源解決方案,。它一般使用兩節(jié)電池提供輸入，1.8-3.6 V均可正常工作,，充分保證了單片機(jī)系統(tǒng)在外接鋰電池,、鎳氫電池或堿性干電池時，在電池電量狀態(tài)變化過程中得到穩(wěn)定的電源供應(yīng),。

　　作者在設(shè)計一種應(yīng)用于工業(yè)智能儀表的低功耗現(xiàn)場設(shè)定裝置時,，采用了TPS60101作為系統(tǒng)電源芯片,，配合單片機(jī)設(shè)計出了具用軟電源開關(guān)和自動關(guān)機(jī)功能的系統(tǒng)電源,。

　　TPS60101芯片簡介

　　TPS60101芯片采用20腳TSSOP貼片封裝，圖1是它的引腳圖,，具體引腳功能見表1,。

表1 TPS60101引腳描述

　　精密的制造工藝和優(yōu)良的設(shè)計使得TPS60101具有出色的電氣性能，能夠滿足設(shè)計者苛刻的要求,，具體特點(diǎn)如下：

• 　　最大輸出電流100 mA,，可滿足絕大多數(shù)低功耗單片機(jī)系統(tǒng)的功耗需求；
• 　　少于5 mV的輸出電壓波動,，提供3.3V±4%的穩(wěn)壓輸出,；
• 　　僅需少量外圍元件，無需諧振線圈等器件,，自身無干擾輸出,，應(yīng)用電路體積很小,；
• 　　電荷泵效率最高可達(dá)90％,；
• 　　能夠采用外時鐘同步，以便在需要考慮同步干擾的場合使用,；
• 　　寬輸入電壓范圍,，1.8-3.6 V均可正常工作，充分保證了單片機(jī)系統(tǒng)在外接不同類型電源以及電池電量狀態(tài)變化過程中得到穩(wěn)定的電源供應(yīng),；
• 　　50 μA的工作附加電流,，0.05 μA的關(guān)斷漏電流,，消耗電能很少，保證自身低功耗,；
• 　　具有工作/關(guān)斷控制,，關(guān)斷模式下，穩(wěn)壓電源輸出隔離,，增加電源管理的可靠性,；
• 　　微型的TSSOP貼片封裝，減小應(yīng)用電路體積,。這種封裝形式在芯片底部集成了散熱片,，可直接與印制板相連，在沒有增加電路體積的情況下有效提高了散熱性能,。

　　TPS60101的使用方式

　　TSP60101芯片在設(shè)計上做了許多實(shí)際考慮,，允許設(shè)計者在不同的實(shí)際情況下靈活設(shè)計，如圖2,、圖3和圖4,，是它的三種典型應(yīng)用方案，作者將根據(jù)自己的應(yīng)用體會分別予以介紹,。  

　　TPS60101片內(nèi)集成了2個升降壓電荷泵,，通過改變芯片的18腳COM的外接電平可以選擇電荷泵的2種工作狀態(tài)：COM接地為推挽模式，接高電平為單端模式,。推挽模式中,，片內(nèi)的2個電荷泵的工作狀態(tài)在時域上有180°的相位差，各占據(jù)50％的負(fù)載周期進(jìn)行推挽輸出,。這種方式可以在最大限度上避免輸出電壓的波動,，得到最好的穩(wěn)壓效果，但需要外接2個電容,。在單端模式中,，2個電荷泵是無相位差的并行輸出。這種方式僅需1個外接電容,。圖2和圖3給出了推挽模式和單端模式的應(yīng)用電路,。

　　一般來說，在對實(shí)際應(yīng)用電路的體積沒有嚴(yán)格要求的情況下,，應(yīng)當(dāng)選擇推挽模式以獲得最好的工作性能,。但是，由于TPS60101芯片本身體積很小,，影響應(yīng)用電路體積的主要因素是外接元件,。若工作于單端模式，則應(yīng)用電路的體積可以減少一半以上,。如果在電壓穩(wěn)定度要求一般,，但是對電路體積要求嚴(yán)格的情況下,，也可以考慮使用單端模式。

　　通過改變第2腳的SYNC的外接電平可以選擇TPS60101的同步時鐘源,。SYNC接低電平使用片內(nèi)振蕩器產(chǎn)生的同步時鐘信號,，SYNC接高電平使用外部同步時鐘信號，外部時鐘信號引至3V8腳,。一般場合下只需使用片內(nèi)時鐘即可,。但是，如果TPS60101的供電系統(tǒng)工作于某一個固定頻率時,，采用外部時鐘同步方式更加合理,。需要注意的是，在使用外部時鐘同步方式時,，SKIP腳應(yīng)接地以降低輸出噪聲,。圖4給出了外同步時鐘方式的應(yīng)用電路。

　　通過改變芯片19腳3V8的外接電平可以選擇芯片的輸出工作方式,。3V8接低電平為標(biāo)準(zhǔn)3.3 V輸出,，接高電平為預(yù)置3.8 V輸出。在一般的應(yīng)用場合,，均應(yīng)使用第1種方式,；只有在對電源性能要求非常嚴(yán)格的情況下，才采取第2種方式,。TPS60101提供粗略的 3.8 V輸出,，后級再外接1個低壓差穩(wěn)壓器，例如TPS7330芯片,，以獲得更加精確和穩(wěn)定的3V輸出。

　　在實(shí)際設(shè)計應(yīng)用中需要注意的是,，芯片底部和印制版接觸處集成了一散熱片,，在印制板上對應(yīng)的位置需要鋪銅焊接，并和電源地相連,，同時所有的PGND和GND引腳應(yīng)該以盡可能短的粗導(dǎo)線相連,。

　　TSP60101在低功耗現(xiàn)場設(shè)定裝置中應(yīng)用的實(shí)例

　　作者設(shè)計的低功耗現(xiàn)場設(shè)定用手持裝置是一種具有RS-485通訊功能的手持式設(shè)定器，支持MODBUS協(xié)議,，通過RS-485現(xiàn)場總線對某公司生產(chǎn)的現(xiàn)場遠(yuǎn)程采集控制模塊等儀表設(shè)備進(jìn)行現(xiàn)場參數(shù)檢測和設(shè)定,，如設(shè)定遠(yuǎn)程終端裝置的系統(tǒng)子站號碼、通訊協(xié)議,、波特率等,，或者現(xiàn)場檢測模塊的各種設(shè)置參數(shù)，它作為配套設(shè)備提供給用戶,。