10 位 AFE53902-Q1 和 8 位 AFE43902-Q1 器件 （AFEx3902-Q1） 是雙通道智能模擬前端 （AFE），適用于 LED 照明的多斜率熱折返。LED燈的輸出隨著溫度的升高而降低。多斜率熱折返有助于保持 LED 的穩(wěn)定光輸出，無論溫度如何變化，同時(shí)將 LED 溫度限制在編程閾值內(nèi)。
*附件：afe43902-q1.pdf

AFEx3902-Q1 具有用于溫度輸入的 ADC 和作為輸出的 DAC 或 PWM 發(fā)生器。這些器件具有集成狀態(tài)機(jī)，預(yù)編程為多斜率熱折返控制器。AFEx3902-Q1 是汽車尾燈和前大燈以及園藝燈熱折返的絕佳選擇。AFEx3902-Q1 獨(dú)立于編程到 NVM 中的參數(shù)工作，因此使這些智能 AFE 能夠?qū)崿F(xiàn)無處理器應(yīng)用和設(shè)計(jì)重用。這些器件還自動檢測 I 2C 或 SPI，并具有內(nèi)部基準(zhǔn)電壓源。

特性

• 符合 AEC-Q100 標(biāo)準(zhǔn)，適用于汽車應(yīng)用：
  • 溫度等級 1：–40°C 至 +125°C，T A
• 多坡熱折返
  • 10位模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）輸入
  • 數(shù)模轉(zhuǎn)換器 （DAC） 輸出
    • 10 位 （AFE53902-Q1）
    • 8 位 （AFE43902-Q1）
  • 脈寬調(diào)制 （PWM） 輸出，具有 7 位占空比
  • 從非易失性存儲器 （NVM） 進(jìn)行獨(dú)立作
  • 基于查找表 （LUT） 的參數(shù)配置
  • 熱敏電阻分段線性化器
• 自動檢測 I 2C 或 SPI
  • 1.62V V IH，V DD = 5.5 V
• VREF/MODE引腳可在編程模式和獨(dú)立模式之間進(jìn)行選擇
• 用戶可編程N(yùn)VM
• 內(nèi)部、外部或VDD基準(zhǔn)電壓源
• 工作范圍廣
  • 電源：1.8 V 至 5.5 V
• 微型封裝：16引腳WQFN（3 mm × 3 mm）

參數(shù)

方框圖

AFE53902-Q1（10 位）與 AFE43902-Q1（8 位）是德州儀器（Texas Instruments）推出的 汽車級雙通道智能模擬前端（AFE） ，專為 LED 照明多斜率熱折返控制設(shè)計(jì)，集成 ADC、DAC/PWM 輸出、非易失性存儲器（NVM）及自動識別的 I2C/SPI 接口，滿足 AEC-Q100 Grade 1（-40°C 至 + 125°C）工業(yè)級環(huán)境要求，核心應(yīng)用于汽車尾燈、前照燈等 LED 熱管理場景，兼具高精度、低功耗與獨(dú)立運(yùn)行能力。以下從核心特性、性能參數(shù)、功能架構(gòu)、應(yīng)用設(shè)計(jì)及訂購信息等方面展開總結(jié)。

一、核心特性與產(chǎn)品定位

1. 基礎(chǔ)參數(shù)與架構(gòu)

• 通道與分辨率 ：
  • 通道配置：1 路 10 位 ADC（溫度輸入）+ 1 路 DAC（電壓輸出，10 位 / 8 位）+ 1 路 7 位 PWM 輸出，雙通道獨(dú)立控制，支持溫度 - 電壓 / PWM 的多斜率映射，適配 LED 熱折返場景。
  • 分辨率差異：AFE53902-Q1（DAC 10 位）、AFE43902-Q1（DAC 8 位），ADC 均為 10 位，滿足不同精度需求的 LED 電流 / 電壓調(diào)節(jié)場景。
• 輸出模式與范圍 ：
  • 電壓輸出：支持 1×/1.5×/2×/3×/4× 可編程增益，輸出范圍 0-VDD（1.8V-5.5V），零碼誤差 6-15mV（VDD=5.5V），適配 LED 驅(qū)動電壓精準(zhǔn)控制。
  • PWM 輸出：7 位占空比（0.78%-98.44%，代碼 127 對應(yīng) 100%），頻率 0.218kHz-48.828kHz 可調(diào)，用于 LED 調(diào)光或熱折返控制信號輸出。
• 供電與功耗 ：
  • 供電電壓：1.8V-5.5V 單電源，兼容汽車電子 12V 轉(zhuǎn) 5V/3.3V 供電系統(tǒng)。
  • 功耗：正常工作（狀態(tài)機(jī)使能）典型電流 1.05mA，休眠模式（內(nèi)部參考關(guān)閉）28μA，深度低功耗特性適配汽車低功耗要求。
• 封裝與可靠性 ：
  • 封裝：16 引腳 WQFN（3mm×3mm），帶散熱焊盤，結(jié)到板熱阻 24.1°C/W，優(yōu)化高溫環(huán)境散熱。
  • 汽車級認(rèn)證：AEC-Q100 Grade 1（-40°C 至 + 125°C），ESD 防護(hù)（人體放電模型 HBM±2000V、帶電設(shè)備模型 CDM±500V），滿足汽車電子嚴(yán)苛可靠性標(biāo)準(zhǔn)。

2. 核心增強(qiáng)功能

• 智能熱折返控制 ：
  • 多斜率映射：支持 4 組（x,y）坐標(biāo)配置溫度 - 輸出映射關(guān)系，通過 NVM 存儲折返閾值，實(shí)現(xiàn) LED 溫度超限時(shí)輸出線性 / 非線性調(diào)節(jié)（如溫度升高時(shí)降低 LED 驅(qū)動電壓 / 電流，避免過熱損壞）。
  • 熱敏電阻線性化：內(nèi)置 3 段分段線性化算法，補(bǔ)償 NTC 熱敏電阻非線性溫度響應(yīng)，提升溫度測量精度（ADC INL±2 LSB，DNL±1 LSB）。
• 存儲與獨(dú)立運(yùn)行 ：
  • NVM 功能：支持 20000 次擦寫（-40°C 至 + 85°C）、50 年數(shù)據(jù)保留，可存儲熱折返參數(shù)、ADC/DAC 配置、PWM 頻率等，上電后自動加載，實(shí)現(xiàn) “無處理器獨(dú)立運(yùn)行”，減少對汽車 ECU 的依賴。
  • CRC 校驗(yàn)：內(nèi)置 16 位 CRC-16 校驗(yàn)，檢測 NVM 數(shù)據(jù)完整性，若數(shù)據(jù)損壞（如NVM-CRC-FAIL-USER置 1），自動加載出廠默認(rèn)值，保障配置可靠性。
• 接口與控制 ：
  • 自動識別接口：上電后自動檢測 I2C（標(biāo)準(zhǔn) / 快速 / 快速 + 模式）或 SPI（3 線 / 4 線）協(xié)議，無需硬件配置；I2C 支持 4 種設(shè)備地址（通過 A0 引腳配置），SPI 寫操作最高 50MHz，讀操作最高 2.5MHz（FSDO=1）。
  • 模式切換：VREF/MODE 引腳控制模式 —— 拉低啟用 I2C/SPI 編程，拉高啟用 PWM 輸出 + 獨(dú)立運(yùn)行，適配 “調(diào)試 - 量產(chǎn)” 不同階段需求。

3. 典型應(yīng)用場景

• 汽車 LED 照明 ：作為前照燈 / 尾燈的熱折返控制器，通過 ADC 采集 LED 溫度，DAC/PWM 輸出調(diào)節(jié)驅(qū)動電流 / 電壓，多斜率算法保障溫度變化時(shí) LED 亮度穩(wěn)定（如 80°C 時(shí)輸出降至 70%，100°C 時(shí)關(guān)閉輸出）。
• 工業(yè) LED 照明 ：適配園藝燈、工業(yè)指示燈等高溫環(huán)境，利用 NVM 獨(dú)立運(yùn)行特性，無需外部處理器即可實(shí)現(xiàn)溫度閉環(huán)控制。

二、關(guān)鍵性能參數(shù)

1. 核心電氣性能（典型值，TA ? =25**°C，VDD?**=**5.5**V，增益 = 1×）

三、核心功能架構(gòu)

1. 模擬前端模塊

（1）ADC 溫度采集電路

• 參考選擇 ：支持內(nèi)部（1.21V，溫度漂移 60ppm/°C）、外部（1.7V-VDD）或電源（VDD）作為參考，ADC 輸入范圍 0-VDD/3（需外部衰減器擴(kuò)展范圍），適配 NTC 熱敏電阻（10kΩ-100kΩ）溫度采集。
• 線性化處理 ：通過 3 組（x,y）坐標(biāo)配置（SRAM 地址 0x20-0x25），對 NTC 非線性曲線分段線性化，例如將 ADC 代碼 0x000（100°C）、0x200（50°C）、0x3FF（0°C）映射為線性溫度值，提升熱折返控制精度。

（2）DAC/PWM 輸出電路

• DAC 電壓輸出 ：
  • 閉環(huán)設(shè)計(jì)：FBx 引腳與 OUTx 短接形成閉環(huán)放大器，避免開環(huán)飽和；輸出短路電流（VDD=5.5V）典型 60mA，保障 LED 驅(qū)動負(fù)載能力。
  • 增益配置：通過VOUT-GAIN-x寄存器選擇 1×（VDD 參考）、1.5×-4×（內(nèi)部參考），例如 1.21V×4× 增益對應(yīng)輸出 0-4.84V，適配不同 LED 驅(qū)動電壓需求。
• PWM 輸出 ：
  • 占空比控制：7 位代碼對應(yīng) 0.78%-98.44% 占空比（代碼 127 為 100%），頻率通過PWM-FREQUENCY寄存器（SRAM 0x2E）配置，例如代碼 6 對應(yīng) 6.104kHz，用于 LED 調(diào)光或熱折返控制信號。

（3）多斜率熱折返控制

• 核心邏輯 ：通過預(yù)編程狀態(tài)機(jī)，將 ADC 采集的溫度值（經(jīng)線性化后）映射為 DAC 電壓或 PWM 占空比，支持 4 組（x,y）坐標(biāo)配置多斜率曲線（SRAM 地址 0x26-0x2D），例如：
  • 溫度 20°C→輸出 4V（代碼 0x320）、50°C→5V（0x3FF）、75°C→3.4V（0x2BC）、100°C→0V（0x00），實(shí)現(xiàn) LED 溫度升高時(shí)的階梯式輸出降低，避免過熱損壞。
• 獨(dú)立運(yùn)行 ：參數(shù)存儲于 NVM，上電后無需外部處理器，狀態(tài)機(jī)自動執(zhí)行熱折返邏輯，滿足汽車電子 “無 ECU 臨時(shí)控制” 需求。

2. 存儲與接口控制

（1）NVM 與配置存儲

• 存儲內(nèi)容 ：支持存儲熱折返坐標(biāo)、ADC/DAC 增益、PWM 頻率、接口配置等參數(shù)，上電后通過 POR（上電復(fù)位）自動加載，實(shí)現(xiàn) “上電即工作”。
• 故障保護(hù) ：NVM 內(nèi)置 CRC 校驗(yàn)，若檢測到數(shù)據(jù)損壞（NVM-CRC-FAIL-USER置 1），自動切換為出廠默認(rèn)配置，保障系統(tǒng)可靠性。

（2）自動識別接口

• I2C ：支持標(biāo)準(zhǔn)模式（100kbps）、快速模式（400kbps）、快速 + 模式（1Mbps），4 種設(shè)備地址（A0 接 AGND/VDD/SDA/SCL），適配多器件級聯(lián)。
• SPI ：默認(rèn) 3 線模式（SCLK/SDI/SYNC），NC/SDO 引腳配置為 SDO 后支持 4 線讀操作，寫操作最高 50MHz，讀操作最高 2.5MHz（FSDO=1），滿足高速參數(shù)配置需求。
• 模式切換 ：VREF/MODE 引腳拉低進(jìn)入編程模式（I2C/SPI），拉高進(jìn)入獨(dú)立運(yùn)行模式（PWM 輸出），無需硬件跳線，簡化調(diào)試與量產(chǎn)流程。