TLC5615串行數(shù)模轉(zhuǎn)換器在開關(guān)電源中的應(yīng)用??

開關(guān)電源具有體積小、效率高、重量輕、噪聲低等優(yōu)點(diǎn)，其應(yīng)用越來越廣泛。我們?cè)谠O(shè)計(jì)蓄電池充電器時(shí)，就采用開關(guān)電源作為主電路，其中開關(guān)器件采用第三代IGBT，其主要優(yōu)點(diǎn)是耐壓高，驅(qū)動(dòng)功率小，開關(guān)頻率高，導(dǎo)通電阻小。在主控制板設(shè)計(jì)中，需要一可變的基準(zhǔn)電源，改變基準(zhǔn)電壓的大小就可改變充電電壓的大小，而變化的基準(zhǔn)電壓需借助數(shù)模轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生。目前，數(shù)模轉(zhuǎn)換器從接口上可分為兩大類：并行接口數(shù)模轉(zhuǎn)換器和串行接口數(shù)模轉(zhuǎn)換器。并行接口數(shù)模轉(zhuǎn)換器的引腳多，體積大，占用單片機(jī)的口線多；而串行數(shù)模轉(zhuǎn)換器的體積小，占用單片機(jī)的口線少，為減少線路板的面積和占用單片機(jī)的口線，可采用TCL5615串行數(shù)模轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生可變基準(zhǔn)電壓。

1TLC5615串行數(shù)模轉(zhuǎn)換器簡介

TLC5615為美國德州儀器公司1999年推出的產(chǎn)品，是具有串行接口的數(shù)模轉(zhuǎn)換器，其輸出為電壓型，最大輸出電壓是基準(zhǔn)電壓值的兩倍。帶有上電復(fù)位功能，即把DAC寄存器復(fù)位至全零。TLC5615性能價(jià)格比高，目前在國內(nèi)市場很方便購買。

1?1TLC5615的特點(diǎn)

（1）10位CMOS電壓輸出；

（2）5V單電源供電；

（3）與CPU三線串行接口；

（4）最大輸出電壓可達(dá)基準(zhǔn)電壓的二倍；

（5）輸出電壓具有和基準(zhǔn)電壓相同極性；

（6）建立時(shí)間12?5μs；

（7）內(nèi)部上電復(fù)位；

（8）低功耗，最大僅1?75mW。

1?2TLC5615引腳說明

TLC5615有小型和塑料DIP封裝，DIP封裝的TLC5615芯片引腳排列如圖1所示。

引腳功能說明如下：

——腳1DIN：串行數(shù)據(jù)輸入端；

——腳2SCLK：串行時(shí)鐘輸入端；

——腳3CS：芯片選用通端，低電平有效；

——腳4DOUT：用于級(jí)聯(lián)時(shí)的串行數(shù)據(jù)輸出端；

——腳5AGND：模擬地；

——腳6REFIN：基準(zhǔn)電壓輸入端；

圖1TLC5615引腳排列圖

圖2TLC5615的時(shí)序圖

圖3TLC5615與AT89C51單片機(jī)接口電路

——腳7OUT：DAC模擬電壓輸出端；

——腳8VDD：正電源端。

1?3TLC5615的時(shí)序分析

TLC5615的時(shí)序如圖2所示。

由時(shí)序圖可以看出，當(dāng)片選CS為低電平時(shí)，輸入數(shù)據(jù)DIN由時(shí)鐘SCLK同步輸入或輸出，而且最高有效位在前，低有效位在后。輸入時(shí)SCLK的上升沿把串行輸入數(shù)據(jù)DIN移入內(nèi)部的16位移位寄存器，SCLK的下降沿輸出串行數(shù)據(jù)DOUT，片選CS的上升沿把數(shù)據(jù)傳送至DAC寄存器。

當(dāng)片選CS為高電平時(shí)，串行輸入數(shù)據(jù)DIN不能由時(shí)鐘同步送入移位寄存器；輸出數(shù)據(jù)DOUT保持最近的數(shù)值不變而不進(jìn)入高阻狀態(tài)。由此要想串行輸入數(shù)據(jù)和輸出數(shù)據(jù)必須滿足兩個(gè)條件：第一時(shí)鐘SCLK的有效跳變；第二片選CS為低電平。這里，為了使時(shí)鐘的內(nèi)部饋通最小，當(dāng)片選CS為高電平時(shí)，輸入時(shí)鐘SCLK應(yīng)當(dāng)為低電平。

串行數(shù)模轉(zhuǎn)換器TLC5615的使用有兩種方式，即級(jí)聯(lián)方式和非級(jí)聯(lián)方式。如不使用級(jí)聯(lián)方式，DIN只需輸入12位數(shù)據(jù)。DIN輸入的12位數(shù)據(jù)中，前10位為TLC5615輸入的D/A轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，且輸入時(shí)高位在前，低位在后，后兩位必須寫入數(shù)值為零的低于LSB的位，因?yàn)門LC5615的DAC輸入鎖存器為12位寬。如果使用TL5615的級(jí)聯(lián)功能，來自DOUT的數(shù)據(jù)需要輸入16位時(shí)鐘下降沿，因此完成一次數(shù)據(jù)輸入需要16個(gè)時(shí)鐘周期，輸入的數(shù)據(jù)也應(yīng)為16位。輸入的數(shù)據(jù)中，前4位為高虛擬位，中間10位為D/A轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，最后2位為低于LSB的位即零。

2應(yīng)用電路實(shí)例

圖3給出了在開關(guān)電源中，TLC5615和AT89C51單片機(jī)的接口電路。在電路中，AT89C51單片機(jī)的P3.0－P3.2分別控制TLC5615的片選CS，串行時(shí)鐘輸入SCLK和串行數(shù)據(jù)輸入DIN。電路的連接采用非級(jí)聯(lián)方式。根據(jù)開關(guān)電源的設(shè)計(jì)要求，可變基準(zhǔn)電壓范圍為0V～4V。因此，TLC5615的基準(zhǔn)電壓選為2.048V，其最大模擬輸出電壓為4.096V。可滿足開關(guān)電源的要求。

TLC5615采用非級(jí)聯(lián)方式，將要輸入的12位數(shù)據(jù)存在R0、R1寄存器中，其D/A轉(zhuǎn)換程序如下：

CLRP3?0；片選有效

MOVR2，＃4；將要送入的前四位數(shù)據(jù)位數(shù)

MOVA，R0；前四位數(shù)據(jù)送累加器低四位

SWAPA；A中高四位與低四位互換

LCALLWR?data；DIN輸入前四位數(shù)據(jù)

MOVR2，＃8；將要送入的后八位數(shù)據(jù)位數(shù)

MOVA，R1；八位數(shù)據(jù)送入累加器A

LCALLWR?data；DIN輸入后八位數(shù)據(jù)

CLRP3?1；時(shí)鐘低電平

SETBP3?0；片選高電平，輸入的12位數(shù)據(jù)有效

END：結(jié)束

送數(shù)子程序如下：

WR?data：NOP；空操作

LOOP：CLRP3?1；時(shí)鐘低電平

RLCA；數(shù)據(jù)送入位標(biāo)志位CY

MOVP3?2，C；數(shù)據(jù)輸入有效

SETBP3?1；時(shí)鐘高電平

DJNZR2，LOOP；循環(huán)送數(shù)

RET返回

3結(jié)語

由于采用接口簡單的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器TLC5615，使得開關(guān)電源的硬件電路大為簡化，線路板面積縮小，成本降低。