TLC5615串行数模转换器在开关电源中的应用
tlc5615串行数模转换器在开关电源中的应用
开关电源具有体积小、效率高、重量轻、噪声低等优点，其应用越来越广泛。我们在设计蓄电池充电器时，就采用开关电源作为主电路，其中开关器件采用第三代igbt，其主要优点是耐压高，驱动功率小，开关频率高，导通电阻小。在主控制板设计中，需要一可变的基准电源，改变基准电压的大小就可改变充电电压的大小，而变化的基准电压需借助数模转换器产生。目前，数模转换器从接口上可分为两大类：并行接口数模转换器和串行接口数模转换器。并行接口数模转换器的引脚多，体积大，占用单片机的口线多；而串行数模转换器的体积小，占用单片机的口线少，为减少线路板的面积和占用单片机的口线，可采用tcl5615串行数模转换器产生可变基准电压。
1tlc5615串行数模转换器简介
tlc5615为美国德州仪器公司1999年推出的产品，是具有串行接口的数模转换器，其输出为电压型，最大输出电压是基准电压值的两倍。带有上电复位功能，即把dac寄存器复位至全零。tlc5615性能价格比高，目前在国内市场很方便购买。
1?1tlc5615的特点
（1）10位cmos电压输出；
（2）5v单电源供电；
（3）与cpu三线串行接口；
（4）最大输出电压可达基准电压的二倍；
（5）输出电压具有和基准电压相同极性；
（6）建立时间12?5μs；
（7）内部上电复位；
（8）低功耗，最大仅1?75mw。
1?2tlc5615引脚说明
tlc5615有小型和塑料dip封装，dip封装的tlc5615芯片引脚排列如图1所示。
引脚功能说明如下：
——脚1din：串行数据输入端；
——脚2sclk：串行时钟输入端；
——脚3cs：芯片选用通端，低电平有效；
——脚4dout：用于级联时的串行数据输出端；
——脚5agnd：模拟地；
——脚6refin：基准电压输入端；
图1tlc5615引脚排列图
图2tlc5615的时序图
图3tlc5615与at89c51单片机接口电路
——脚7out：dac模拟电压输出端；
——脚8vdd：正电源端。
1?3tlc5615的时序分析
tlc5615的时序如图2所示。
由时序图可以看出，当片选cs为低电平时，输入数据din由时钟sclk同步输入或输出，而且最高有效位在前，低有效位在后。输入时sclk的上升沿把串行输入数据din移入内部的16位移位寄存器，sclk的下降沿输出串行数据dout，片选cs的上升沿把数据传送至dac寄存器。
当片选cs为高电平时，串行输入数据din不能由时钟同步送入移位寄存器；输出数据dout保持最近的数值不变而不进入高阻状态。由此要想串行输入数据和输出数据必须满足两个条件：第一时钟sclk的有效跳变；第二片选cs为低电平。这里，为了使时钟的内部馈通最小，当片选cs为高电平时，输入时钟sclk应当为低电平。
串行数模转换器tlc5615的使用有两种方式，即级联方式和非级联方式。如不使用级联方式，din只需输入12位数据。din输入的12位数据中，前10位为tlc5615输入的d/a转换数据，且输入时高位在前，低位在后，后两位必须写入数值为零的低于lsb的位，因为tlc5615的dac输入锁存器为12位宽。如果使用tl5615的级联功能，来自dout的数据需要输入16位时钟下降沿，因此完成一次数据输入需要16个时钟周期，输入的数据也应为16位。输入的数据中，前4位为高虚拟位，中间10位为d/a转换数据，最后2位为低于lsb的位即零。
2应用电路实例
图3给出了在开关电源中，tlc5615和at89c51单片机的接口电路。在电路中，at89c51单片机的p3.0－p3.2分别控制tlc5615的片选cs，串行时钟输入sclk和串行数据输入din。电路的连接采用非级联方式。根据开关电源的设计要求，可变基准电压范围为0v～4v。因此，tlc5615的基准电压选为2.048v，其最大模拟输出电压为4.096v。可满足开关电源的要求。
tlc5615采用非级联方式，将要输入的12位数据存在r0、r1寄存器中，其d/a转换程序如下：
clrp3?0；片选有效
movr2，＃4；将要送入的前四位数据位数
mova，r0；前四位数据送累加器低四位
swapa；a中高四位与低四位互换
lcallwr?data；din输入前四位数据
movr2，＃8；将要送入的后八位数据位数
mova，r1；八位数据送入累加器a
lcallwr?data；din输入后八位数据
clrp3?1；时钟低电平
setbp3?0；片选高电平，输入的12位数据有效
end：结束
送数子程序如下：
wr?data：nop；空操作
loop：clrp3?1；时钟低电平
rlca；数据送入位标志位cy
movp3?2，c；数据输入有效
setbp3?1；时钟高电平
djnzr2，loop；循环送数
ret返回
3结语
由于采用接口简单的模拟数字转换器tlc5615，使得开关电源的硬件电路大为简化，线路板面积缩小，成本降低。
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