摘    要: 本文介绍了电荷泵直流稳压芯片TPS60101在低功耗现场手持设定装置中的应用实例。 

随着低功耗单片机及辅助芯片应用技术的发展，各种应用场合对单片机系统有了更加严格的要求，便携式解决方案在系统设计中开始占据越来越大的比重，并越来越多地倾向于低电压、低功耗、微型化设计。在这些便携产品的设计中，一般均采用电池作为系统供电方式。在一些使用交流供电亍⒛�獾绯鼗蚣钚愿傻绯厥保�诘绯氐缌孔刺�浠�©程中得到稳定的电源供应。
笔者在设计一种应用于工业智能仪表的低功耗现场设定装置时，采用了TPS60101作为系统电源芯片，配合单片机设计出了具有软电源开关和自动关机功能的系统电源。

TPS60101使用方式
TSP60101芯片在设计上做了许多实际考虑，允许设计者在不同的实际情况下灵活设计，图1、图2和图3，是它的三种典型应用方案。

一般来说，在对实际应用电路的体积没有严格要求的情况下，应当选择推挽模式以获得最好的工作性能。但是，由于TPS60101芯片本身体积很小，影响应用电路体积的主要因素是外接元件。若工作于单端模式，则应用电路的体积可以减少一半以上。如果在电压稳定度要求一般，但是对电路体积要求严格的情况下，也可以考虑使用单端模式。
通过改变2引脚SYNC的外接电平可以选择TPS60101的同步时钟源。SYNC接低电平使用片内振荡器产生的同步时钟信号，SYNC接高电平使用外部同步时钟信号，外部时钟信号引至3V8引脚。一般场合下只需使用片内时钟即可。但是，如果TPS60101的供电系统工作于某一个固定频率时，采用外部时钟同步方式更加合理。需要注意的是，在使用外部时钟同步方式时，SKIP引脚应接地以降低输出噪声。图3给出了外同步时钟方式的应用电路。
通过改变芯片19引脚3V8的外接电平可以选择芯片的输出工作方式。3V8接低电平为标准3.3 V输出，接高电平为预置3.8 V输出。在一般的应用场合，均应使用第1种方式；只有在对电源性能要求非常严格的情况下，才采取第2种方式。TPS60101提供粗略的 3.8 V输出，后级再外接1个低压差稳压器，例如TPS7330芯片，以获得更加精确和稳定的3V输出。
在实际设计应用中需要注意的是，芯片底部和印制版接触处集成了一散热片，在印制板上对应的位置需要铺铜焊接，并和电源地相连，同时所有的PGND和GND引脚应该以尽可能短的粗导线相连。

TSP60101在低功耗现场设定装置中应用实例
笔者设计的低功耗现场设定用手持装置是一种具有RS—485通讯功能的手持式设定器，支持MODBUS协议，通过RS—485现场总线对某公司生产的现场远程采集控制模块等仪表设备进行现场参数检测和设定，如设定远程终端装置的系统子站号码、通讯协议、波特率等，或者现场检测模块的各种设置参数，它作为配套设备提供给用户。

当系统处于关机状态时，按下电源开/关按钮时，R-S触发器翻转，TPS60101的ENABLE获得高电平，电源工作，系统复位，进入工作状态。当再次按下电源开/关按钮时，P89LPC932的P0.1通过两只三极管电平转换后检测到低电平，进而产生中断。在中断服务程序中，系统判断出此次操作为关机操作，则控制P0.0输出高电平，通过一只三极管电平转换后触发触发器产生翻转，TPS60101的ENABLE获得低电平，电源停止工作，系统进入掉电停机状态。MCU在系统工作时对键盘输入进行定时监控，如果在5分钟内没有键盘输入，则控制P0.0输出高电平，自动关机。
系统工作时，电源部分消耗的能量主要是供给TPS60101的偏置工作电流，典型约为50mA，系统掉电待机时，三只芯片的最大待机电流小于5mA，可见这是一个比较优秀的电源电路。
图5是实际的手持设定装置的框图，整体系统安装在普通小型数字万用表大小的壳体内。系统MCU采用了PHILIPS公司最新的89LPC932单片机做控制核心，这只单片机是零外设的MCU，实际使用中也是采用零外设方案。为节省功耗，在满足最高38400波特通讯的前提下，软件设计中使用了MCU的分频寄存器DIVM对内部RC振荡器产生的7.3728MHz主频进行了8分频。同时，CLKLP置位，使CPU处于低功耗状态。显示器采用了北京青云创新科技发展有限公司生产的3V供电带背光中文点阵LCD模块LCM12832ZK，耗电仅1.2mA。RS—485芯片采用了SIPEX公司的SP3485，这是一款3V供电，低功耗的RSＶな©年内无需更换电池，非常方便使用者，该新型设定器投入使用后获得了用户的一致好评。

结语
实验及应用表明基于TSP60101设计的手持设定器电源具有功耗低、输出稳定及控制灵活的特点。TPS60101芯片具有低功耗、体积小、功能强及操作灵活等特点，可以广泛应用于各种手持设备、电池供电仪表等场合。