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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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