数字电源中的硬件设计
电源变换器在控制信号类型来分类可笼统地分为两大类：模拟电源和数字电源。
模拟电源就是直接对电压或电流的原始信号进行缩小或放大、比较等处理，也就是在反馈环路中，从输入反馈信号到产生新的pwm驱动过程中，该反馈信号一直保持模拟信号形式。而数字信号则是将反馈信号在输入反馈环路前进行数字化处理，以数字信号进行计算处理产生新的pwm驱动。
模拟电源在控制器处理器发展起来之前占据绝大部分的市场，它的环路主要由分压网络、运算放大电路、比较器以及一些逻辑电路组成，目前市场上已经有非常多的ic厂家将这几种电路的部分或全部集成到一颗芯片里，使用起来非常方便，甚至厂家还会针对一颗芯片提供多种详细电路应用方案，这让硬件工程师们设计电路时毫无压力。
近十几年来随着mcu和dsp的迅速发展，数字电源在大功率场合已经成为主流，如ti的c2000系列的dsp，在电源领域得到极大应用。数字电源需要软件参与，已经不是一个硬件工程师可以单独完成的了，那么是不是说硬件工程师在硬件设计时工作量更小了呢?我个人觉得可以说变小了也可能变大了。怎么说呢?很多专搞硬件的工程师们可能根本不懂得dsp，而且厂家很少会针对一款dsp做电源方面的应用电路，并且一款dsp可使用在多种拓扑结构的电源变换器上，就算厂家针对一款dsp做了多种电源应用电路，但是在实际项目中变化太多了，dsp的一个引脚往往有多种复用功能，我们在设计电路时应该能合理分配dsp的引脚资源，所以设计时我们可以与软件工程师沟通，此外，作为电路设计者，自己也应该对dsp有一定基本的了解，好让自己能判断设计是否合理，这也是作为高级硬件工程师必须掌握的知识技能。
那么以下篇章就对dsp的一些在控制环路中经常用到的资源进行整理，希望对同行的你有所帮助。
图1
这里我以ti的tms320f28335为例进行整理。
首先是dsp的最小工作系统，包括3部分电路：供电电路、复位电路以及时钟电路。tms320f28034的工作电压为3.3v，工作电流可达160ma左右，如果由5v电源转3.3v，可用to252封装的lod芯片实现，如果是12v转3.3v，lod有1.4w的损耗，建议使用buck变换器进行降压。
复位电路，tms320f28034的数据手册描述如下，其中关于该引脚的外部电路，它描述为通过一个2.2kω~10kω电阻上拉到vcc，用一个小于或等于100nf的电容接vss。如图3所示。
图2
图3
时钟电路也可以说成振荡电路，通过振荡产生高频信号驱动dsp运行，它相当于dsp的心脏。tms320f28034的主频为60mhz，这个频率可以由dsp内部振荡器产生，也可以由外部振荡器产生，由于内部振荡器的精度受温度影响较大，多数情况下采用外部时钟信号。图4数据手册提供的外部时钟电路，由两个起振电容和一个晶振以及一个rd(其实在实际应用中，一般没有串接rd)。
图4
这是无源振荡时钟电路，也可使用有源振荡电路，其输入引脚为xclkin，如图5所示。
图5
晶振频率有很多种，应该如何选择?记住tms320f28034的主频为60mhz ，只要使图6中的表达式里的其中一个等于60mhz即可，oscclk为晶振频率，例如10mhz、12mhz。
图6
第二就是jtag调试接口，该接口可以方便软件工程师烧写程序，在线仿真调试。
图7 jtag调试接口
第三，开始说说tms320f28034的一些在电源领域常用的资源，主要有通用i/o、adc、pwm、tz。当然还有一些通讯接口如spi，sci，iic，can也会经常用到，但硬件设计与普通的单片机上的没什么差别，这里就不做介绍。
通用i/o，也就是通用输入输出，通过配置相应的寄存器可以设置一个i/o引脚为输入、输出、上拉，所以设计电路时可以不外加上拉电阻。通用i/o口只能判断逻辑电平——0和1，它们的表现在模拟电压范围如图8所示。
图8
作为输入使用时，我们设计电路时不仅要保证需要保证输入电平信号不能大于3.3v，也要保证有一定的时长，电平时间太短，dsp不能识别。如图9所示。
图9
adc采样，tms320f28034的adc为12位，这里设计电路时主要考虑时输入电压信号vadc不能大于3.3v，如果adc是以15pin的vrefhi作为参考电平，则vadc应小于vrefhi，同时vrefhi小于3.3v。
pwm，是开关电源里必不可少的一种驱动信号，tms320f28034有7组pwm，每组有a和b两个pwm，所以一共有14个pwm。一个完整的pwm输出需要经过较多的功能模块配置，如图10所示，有兴趣的小伙伴可以自行研究。
图10
对于硬件工程师来说，个人觉得图10中的死区模块(db)应该要了解清楚，如图11所示，同一组的pwmxa和pwmxb输出可以选择内部同一个pwm信号作为生成输出pwm信号源，也可以选择不同信号源。对于全桥式的拓扑结构，同一桥臂的上下管驱动信号是选用同一组的pwmxa和pwmxb还是选用不同组的来控制，不同软件工程师有不同的编程习惯，所以在设计前我们应该和他们沟通好。
图11
tz，trip-zone的缩写，谷歌翻译是“旅行区”，怪怪的。其实tz的功能是当功能发生异常，异常信号送至tz模块，能以最快的速度做出相应的处理，这个处理动作有软件设定，比如，电源输出短路时，将ct信号送至tz的引脚，软件设定立刻置pwm信号为低电平信号，从而实现短路保护。
tms320f28034中有6个tz，其中tz1、tz2、tz3由引脚输入，输入为低电平时表示错误发生。
每一个pwm模块都能通过寄存器tzsel进行设置来选择哪一个tz信号用于控制该pwm情况。也就是pwm1可以选择6个tz中的任意一个作为错误控制信号。
图12
图13
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模拟电源在控制器处理器发展起来之前占据绝大部分的市场，它的环路主要由分压网络、运算放大电路、比较器以及一些逻辑电路组成，目前市场上已经有非常多的ic厂家将这几种电路的部分或全部集成到一颗芯片里，使用起来非常方便，甚至厂家还会针对一颗芯片提供多种详细电路应用方案，这让硬件工程师们设计电路时毫无压力。
近十几年来随着mcu和dsp的迅速发展，数字电源在大功率场合已经成为主流，如ti的c2000系列的dsp，在电源领域得到极大应用。数字电源需要软件参与，已经不是一个硬件工程师可以单独完成的了，那么是不是说硬件工程师在硬件设计时工作量更小了呢?我个人觉得可以说变小了也可能变大了。怎么说呢?很多专搞硬件的工程师们可能根本不懂得dsp，而且厂家很少会针对一款dsp做电源方面的应用电路，并且一款dsp可使用在多种拓扑结构的电源变换器上，就算厂家针对一款dsp做了多种电源应用电路，但是在实际项目中变化太多了，dsp的一个引脚往往有多种复用功能，我们在设计电路时应该能合理分配dsp的引脚资源，所以设计时我们可以与软件工程师沟通，此外，作为电路设计者，自己也应该对dsp有一定基本的了解，好让自己能判断设计是否合理，这也是作为高级硬件工程师必须掌握的知识技能。
那么以下篇章就对dsp的一些在控制环路中经常用到的资源进行整理，希望对同行的你有所帮助。
图1
这里我以ti的tms320f28335为例进行整理。
首先是dsp的最小工作系统，包括3部分电路：供电电路、复位电路以及时钟电路。tms320f28034的工作电压为3.3v，工作电流可达160ma左右，如果由5v电源转3.3v，可用to252封装的lod芯片实现，如果是12v转3.3v，lod有1.4w的损耗，建议使用buck变换器进行降压。
复位电路，tms320f28034的数据手册描述如下，其中关于该引脚的外部电路，它描述为通过一个2.2kω~10kω电阻上拉到vcc，用一个小于或等于100nf的电容接vss。如图3所示。
图2
图3
时钟电路也可以说成振荡电路，通过振荡产生高频信号驱动dsp运行，它相当于dsp的心脏。tms320f28034的主频为60mhz，这个频率可以由dsp内部振荡器产生，也可以由外部振荡器产生，由于内部振荡器的精度受温度影响较大，多数情况下采用外部时钟信号。图4数据手册提供的外部时钟电路，由两个起振电容和一个晶振以及一个rd(其实在实际应用中，一般没有串接rd)。
图4
这是无源振荡时钟电路，也可使用有源振荡电路，其输入引脚为xclkin，如图5所示。
图5
晶振频率有很多种，应该如何选择?记住tms320f28034的主频为60mhz ，只要使图6中的表达式里的其中一个等于60mhz即可，oscclk为晶振频率，例如10mhz、12mhz。
图6
第二就是jtag调试接口，该接口可以方便软件工程师烧写程序，在线仿真调试。
图7 jtag调试接口
第三，开始说说tms320f28034的一些在电源领域常用的资源，主要有通用i/o、adc、pwm、tz。当然还有一些通讯接口如spi，sci，iic，can也会经常用到，但硬件设计与普通的单片机上的没什么差别，这里就不做介绍。
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图8
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图9
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pwm，是开关电源里必不可少的一种驱动信号，tms320f28034有7组pwm，每组有a和b两个pwm，所以一共有14个pwm。一个完整的pwm输出需要经过较多的功能模块配置，如图10所示，有兴趣的小伙伴可以自行研究。
图10
对于硬件工程师来说，个人觉得图10中的死区模块(db)应该要了解清楚，如图11所示，同一组的pwmxa和pwmxb输出可以选择内部同一个pwm信号作为生成输出pwm信号源，也可以选择不同信号源。对于全桥式的拓扑结构，同一桥臂的上下管驱动信号是选用同一组的pwmxa和pwmxb还是选用不同组的来控制，不同软件工程师有不同的编程习惯，所以在设计前我们应该和他们沟通好。
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每一个pwm模块都能通过寄存器tzsel进行设置来选择哪一个tz信号用于控制该pwm情况。也就是pwm1可以选择6个tz中的任意一个作为错误控制信号。
图12
图13
传导骚扰的共模电流与差模电流
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服务器数据恢复-IBM服务器reiserfs文件系统数据恢复案例
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