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類型分類:
科普知識
數據分類:
開發板

一種自適應電壓電源電路

發布日期:2022-10-14 點擊率:110

寬帶自組網產品,根據不同客戶的不同需求,通常有多種不同的工作頻率。為了使用方便,很多自組網產品設計成為基帶板+可插拔射頻板的架構,在實現不同的工作頻率時,直接更換射頻板即可,如下圖。

然而,不同的射頻板往往需要不同的工作電壓,如果為每種工作頻率的射頻板都配置單獨的基帶板,則基帶板種類會變得非常多,大大增加了產品管理的復雜度。本方案針對這種情況,提出了一種自適應電壓的電源電路設計,基帶板會根據不同的射頻板,自動提供匹配的供電電壓。

在上圖中,DCDC降壓芯片即U1使用了TI的TPS54360,VIN是基帶板輸入端,VCC_RF是DCDC的輸出端,也就是射頻板的工作電源。TPS54360是一種輸出可調節的DCDC芯片,可以采用不同的分壓反饋電路,獲得不同的輸出電壓。本方案改造了TPS54360分壓反饋電路,如下:

當VSET_0、VSET_1懸空或者接地時,由于R10、R11的存在,Q1、Q2的基極為低電平,Q1、Q2處于截止狀態,R7、R9處于開路狀態,分壓反饋電路僅由R1、R3、R8組成,經過計算得知,此時VCC_RF電壓為0.8*(R1+R3+R8)/R8=7.1V;

當VSET_0為高電平(3.3V)、VSET_1懸空或者接地時,Q1導通、Q2截止,分壓反饋電路由R1、R3、R7、R8組成,經過計算得知,此時VCC_RF電壓為0.8*(R1+R3+R8//R7)/(R8//R7)=9V;

當VSET_0、VSET_1均為高電平(3.3V)時,Q1、Q2都導通,分壓反饋電路由R1、R3、R7、R8、R9組成,經過計算得知,此時VCC_RF電壓為0.8*(R1+R3+R8//R7//R9)/(R8//R7//R9)=12V。

綜上所述,VCC_RF與VSET_0、VSET_1的關系如下

VCC_RFVSET_0VSET_1
7.1V(默認值)00
9V10
12V11

7.1V、9V、12V就是自組網產品射頻板的3種典型供電電壓,經過改造后的DCDC電路既簡單又方便。另外,當不插射頻板時,VCC_RF的輸出電壓默認為7V,是很安全的電壓,可以保證插上任何一種頻率的射頻板都不會損壞。同時,7V的電壓又可以作為其他電源模塊的輸入電壓,保證基帶板的其他部分正常運行。 改造后的系統架構如下圖所示,射頻板在設計之初就按照上述電壓對應關系將VSET_0,VSET_1上拉至高電平(3.3V)或者下拉至低電平(0V),這樣基帶板就可以提供匹配的供電電壓。

例如,要求12V供電的射頻板的VSET_0、VSET_1原理圖如下圖所示,VSET_0、VSET_1均已上拉至高電平(3.3V)。

完整系統的電源電路工作過程如下圖所示。

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