电源技术中的EPM7128在TMS320LF2407A系统中电平转换的应用
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2020-12-10
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电源技术中的电源技术中的EPM7128在在TMS320LF2407A系统中电平转换的系统中电平转换的
应用应用
作者Email: xuelei_51@126.com 摘要：TMS320LF2407A采用了高性能静态CMOS技术，使得供电电压降为
3.3V，减小了控制器的功耗。但是系统中依然存在很多5V供电的芯片，因此这个系统中就不可避免地存在不同
供电电压的模块。为了适应混合电压系统，采用CPLD(EPM7128)实现DSP（TMS320LF2407A）与5V器件接
口。 关键词：CPLD(CPLD)；DSP(DSP)；混合电压(MultiVolt)1. EPM7128SLC84-15简述EPM7128SLC84-15
是Altera公司推出的MAX7000S 系列的CPLD(Complex Pro
作者Email: xuelei_51@126.com
摘要：摘要：TMS320LF2407A采用了高性能静态CMOS技术，使得供电电压降为3.3V，减小了控制器的功耗。但是系统中依然存在
很多5V供电的芯片，因此这个系统中就不可避免地存在不同供电电压的模块。为了适应混合电压系统，采用CPLD(EPM7128)
实现DSP（TMS320LF2407A）与5V器件接口。
关键词：关键词：CPLD(CPLD)；DSP(DSP)；混合电压(MultiVolt)
1. EPM7128SLC84-15简述简述
EPM7128SLC84-15是Altera公司推出的MAX7000S 系列的CPLD(Complex Programmable Logic Device)；采用CMOS
E2PROM工艺，传输延迟仅为5ns；内部具有丰富的资源--128个触发器、2500个用户可编程门；而且具有68个用户可编程的
IO口，为系统定义输入、输出和双向口提供了极大的方便；为了比较适合混合电压系统，通过配置，输入引脚可以兼容
3.3V/5V逻辑电平，输出可以配置为3.3V/5V逻辑电平输出。EPM7128同时还提供了JTAG接口，可进行ISP编程，极大地方便
了用户。
2. 电源设计电源设计
TMS320LF2407A的工作电压是3.3V，而系统中许多常用外围器件的主要工作电压通常是5V，因此以TMS320LF2407A为
核心构成的应用系统必然是一个混合电压系统。系统中不仅要求有3.3V的电源，还要求有5V的电源。设计的目标就是减少所
需电源的数目，并减少产生这些电源电压所需器件的数目。为了减少多电源所需的额外器件的数目，不少厂家提供了产生多种
电压的芯片。同时，随着技术的不断进步，将会出现更多的低电压器件，从而逐渐消除对多电源的要求和产生这些电源的花费
和复杂性。 对于TMS320LF2407A应用系统而言，首先要解决的就是3.3V电源问题。解决3.3V电源通常有以下几种方案。
2.1 电阻分压
利用电阻分压的方法，其原理如图1所示。其成本比较低并且结构简单，可以作为一种应急的方案。但是，该电路实际的
输出电压显然要小于3.3V，并且随着负载的变化，输出电压也会产生波动。此外，这种电路的无功功耗也比较大。
2.2 直接采用电源模块
考虑到开关电源设计的复杂性，一些公司推出了基于开关电源技术的低电压输出电源模块。这些模块可靠性和效率都很
高，电磁辐射小，而且许多模块还可以实现电源隔离。这些电源模块使用方便，只需增加很少的外围元件，但是价格比较昂
贵。
2.3 利用线性稳压电源转换芯片
线性稳压芯片是一种最简单的电源转换芯片，基本上不需要外围元件。但是传统的线性稳压器，如LM317，要求输入电压
比输出电压高2V或者更大，否则就不能够正常工作。因此对于5V的输入，输出并不能够达到3.3V。面对低压电源的需求，许
多电源芯片公司推出了低压差线性稳压器(LDO)。这种电源芯片的压差只有1.3V~0.2V，可以实现5V转3.3V的要求。LDO所需
的外围器件数目少、使用方便、成本较低、纹波小、无电磁干扰。例如，TI公司的TPS73xx系列就是TI公司为配合DSP而设计
的电源转换芯片，其输出电流可以达到500mA，且接口电路非常简单，只需接上必要的外围电阻，就可以实现电源转换。该
系列分为固定电压输出的芯片和可调电压输出的芯片，但这种芯片通常效率不是很高。
综合几种电源的优缺点，DSP系统采用LDO芯片TPS7333。此芯片是TI公司专门为3.3V低压系统设计的，它是固定输出
3.3V，且有上电产生DSP系统复位所需的信号。此外它输出电流可达几百毫安，输出功率完全能够满足系统所需。具体电路
如图2所示。
3. TMS320LF2407A逻辑接口设计逻辑接口设计
3.1 各种电平的转换标准
在进行DSP系统设计时，除了DSP和CPLD本身外，还有很多外围的模块和芯片，比如键盘显示接口芯片（82C79）、
D/A、A/D、I2C等。这些可归成两类--输入5V TTL电平和5V CMOS电平。因此就存在一个如何将DSP与这些芯片或模块可靠
接口的问题。
图3所列为5V CMOS、5V TTL和3.3V TTL电平的转换标准。其中，VOH表示输出高电平的最低电压，VIH表示输入高电
平的最低电压，VIL表示输入低电平的最高电压，VOL表示输出低电平最高电压。从表1中可以看出，5V TTL和3.3V的转换标
准是一样的，而5V CMOS的转换标准是不同的。因此，在将3.3V系统与5V系统接口时，必须考虑到两者的不同。
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