AFE539F1-Q1 是一款 10 位智能模擬前端 （AFE），旨在實(shí)現(xiàn)恒定功耗控制。AFE539F1-Q1 可用于任何需要在電阻負(fù)載上獨(dú)立施加電壓保持恒定功耗的任何地方。AFE539F1-Q1具有ADC輸入和PWM輸出。該器件具有一個(gè)集成狀態(tài)機(jī)，該狀態(tài)機(jī)預(yù)編程為恒定功耗控制器。AFE539F1-Q1 是汽車(chē)直流母線電容器放電電路和一般恒功率加熱應(yīng)用的絕佳選擇。AFE539F1-Q1 獨(dú)立于編程到 NVM 中的參數(shù)工作，這使得這種智能 AFE 能夠用于無(wú)處理器應(yīng)用和設(shè)計(jì)重用。該器件還自動(dòng)檢測(cè) I 2C 或 SPI，并具有內(nèi)部基準(zhǔn)電壓源。
*附件：afe539f1-q1.pdf

特性

• 符合 AEC-Q100 標(biāo)準(zhǔn)，適用于汽車(chē)應(yīng)用：
  • 溫度等級(jí) 1：–40°C 至 +125°C，T A
• 恒定功耗控制狀態(tài)機(jī)
  • 10位模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）輸入
  • 7位占空比脈寬調(diào)制（PWM）輸出
  • 從非易失性存儲(chǔ)器 （NVM） 進(jìn)行獨(dú)立作
• 自動(dòng)檢測(cè) 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

AFE539F1-Q1 是德州儀器（Texas Instruments）推出的 汽車(chē)級(jí) 10 位智能模擬前端（AFE） ，專(zhuān)為恒功率耗散控制設(shè)計(jì)，集成 10 位 ADC（溫度 / 電壓輸入）、7 位 PWM 輸出、非易失性存儲(chǔ)器（NVM）及自動(dòng)識(shí)別的 I2C/SPI 接口，滿足 AEC-Q100 Grade 1（-40°C 至 + 125°C）工業(yè)級(jí)環(huán)境要求，核心應(yīng)用于汽車(chē) DC-link 電容放電電路、電梯主控面板恒功率加熱等場(chǎng)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(gòu)信息等方面展開(kāi)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（模擬輸入，用于采集電壓 / 溫度信號(hào)）+ 1 路 7 位 PWM 輸出（用于恒功率控制信號(hào)），單通道專(zhuān)注恒功率算法，適配電阻負(fù)載的功率穩(wěn)定控制。
  • 分辨率：ADC 為 10 位（INL±2 LSB，DNL±1 LSB），PWM 為 7 位（占空比 0%-100%），滿足汽車(chē)電子高精度功率調(diào)節(jié)需求。
• 輸出模式與范圍 ：
  • PWM 輸出：占空比 0.78%-98.44%（代碼 127 對(duì)應(yīng) 100%），頻率 0.218kHz-48.828kHz 可調(diào)，通過(guò) PWM 調(diào)制等效電阻，實(shí)現(xiàn)電阻負(fù)載的恒功率耗散（如 DC-link 電容放電時(shí)維持 50W 恒定功率）。
  • 輸入范圍：ADC 輸入 0-VDD/3（1.8V-5.5V 供電時(shí)，輸入范圍 0-1.83V），需外部衰減器擴(kuò)展至高壓場(chǎng)景（如 48V 汽車(chē)總線電壓）。
• 供電與功耗 ：
  • 供電電壓：1.8V-5.5V 單電源，兼容汽車(chē)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 900μA，休眠模式（內(nèi)部參考關(guān)閉）28μA，深度低功耗特性適配汽車(chē)低功耗要求。
• 封裝與可靠性 ：
  • 封裝：16 引腳 WQFN（3mm×3mm），帶散熱焊盤(pán)，結(jié)到板熱阻 24.1°C/W，優(yōu)化高溫環(huán)境散熱。
  • 汽車(chē)級(jí)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(chē)電子嚴(yán)苛可靠性標(biāo)準(zhǔn)。

2. 核心增強(qiáng)功能

• 恒功率耗散控制 ：
  • 核心算法：通過(guò) ADC 采集負(fù)載電壓，結(jié)合內(nèi)置狀態(tài)機(jī)計(jì)算 PWM 占空比，使電阻負(fù)載功率保持恒定（功率公式 P =RV2?，電壓變化時(shí)通過(guò)調(diào)節(jié)占空比改變等效電阻），例如 48V 總線電壓下，維持 50W 功率需等效電阻 46.08Ω，對(duì)應(yīng) PWM 占空比 10.85%。
  • 獨(dú)立運(yùn)行：參數(shù)存儲(chǔ)于 NVM，上電后無(wú)需外部處理器，狀態(tài)機(jī)自動(dòng)執(zhí)行恒功率邏輯，滿足汽車(chē)電子 “無(wú) ECU 臨時(shí)控制” 需求。
• 存儲(chǔ)與故障保護(hù) ：
  • NVM 功能：支持 20000 次擦寫(xiě)（-40°C 至 + 85°C）、50 年數(shù)據(jù)保留，可存儲(chǔ) PWM 頻率、占空比上下限、恒功率系數(shù)（K 值）等參數(shù)，上電后自動(dòng)加載，實(shí)現(xiàn) “上電即工作”。
  • CRC 校驗(yàn)：內(nèi)置 16 位 CRC-16 校驗(yàn)，檢測(cè) NVM 數(shù)據(jù)完整性，若數(shù)據(jù)損壞（如NVM-CRC-FAIL-USER置 1），自動(dòng)加載出廠默認(rèn)值，保障配置可靠性。
• 接口與控制 ：
  • 自動(dòng)識(shí)別接口：上電后自動(dòng)檢測(cè) I2C（標(biāo)準(zhǔn) / 快速 / 快速 + 模式）或 SPI（3 線 / 4 線）協(xié)議，無(wú)需硬件配置；I2C 支持 4 種設(shè)備地址（通過(guò) A0 引腳配置），SPI 寫(xiě)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(chǎng)景

• 汽車(chē) DC-link 電容放電 ：作為放電電路的恒功率控制器，通過(guò) ADC 采集 DC-link 電壓（如 48V），PWM 輸出控制放電電阻的等效電阻，維持放電功率恒定（如 50W），避免電容過(guò)放電或功率波動(dòng)損壞器件。
• 工業(yè)恒功率加熱 ：適配電梯主控面板、汽車(chē)座椅加熱等場(chǎng)景，通過(guò) PWM 調(diào)節(jié)加熱電阻功率，確保溫度變化時(shí)加熱功率穩(wěn)定（如 200W 恒定加熱）。

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. 恒功率控制模塊

（1）ADC 輸入與信號(hào)處理

• 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（如RA ? =100k Ω 、RB ? =3.6kΩ）擴(kuò)展至高壓場(chǎng)景（如 48V 汽車(chē)總線電壓衰減至 1.67V ADC 輸入）。
• 信號(hào)采集 ：ADC 采集電阻負(fù)載兩端電壓或溫度信號(hào)，通過(guò) 10 位分辨率轉(zhuǎn)換為數(shù)字代碼，為恒功率算法提供輸入?yún)?shù)（如 DC-link 電容放電時(shí)的電壓變化）。

（2）PWM 輸出與恒功率算法

• PWM 調(diào)制邏輯 ：
  • 核心公式：通過(guò)狀態(tài)機(jī)執(zhí)行恒功率算法，PWM 占空比（D）由 ADC 數(shù)據(jù)計(jì)算得出： D =(ADC**_DATA**)2K**×215?，其中 K 為用戶配置的恒功率系數(shù)（16 位，范圍 1-65535），確保負(fù)載功率P**=**R**L**?**K**2**?**×**V**FS**2**?**?恒定（**K**2**?**為系數(shù)，**V**FS**?**為 ADC 滿量程電壓，**R**L**?**為負(fù)載電阻）。
  • 占空比限制：支持配置 PWM 最大 / 最小占空比（MAX-OUTPUT/MIN-OUTPUT 寄存器），避免負(fù)載過(guò)功率或功率不足（如 DC-link 放電時(shí)最小占空比 10.85%，確保 50W 恒定功率）。
• 獨(dú)立運(yùn)行 ：參數(shù)存儲(chǔ)于 NVM，上電后無(wú)需外部處理器，狀態(tài)機(jī)自動(dòng)執(zhí)行 ADC 采集→PWM 計(jì)算→輸出調(diào)節(jié)的閉環(huán)邏輯，滿足汽車(chē)電子 “無(wú) ECU 臨時(shí)控制” 需求。

2. 存儲(chǔ)與接口控制

（1）NVM 與配置存儲(chǔ)

• 存儲(chǔ)內(nèi)容 ：支持存儲(chǔ)恒功率系數(shù)（K）、PWM 頻率、占空比上下限、ADC 參考增益等參數(shù)，上電后通過(guò) POR（上電復(fù)位）自動(dòng)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(cè)到數(shù)據(jù)損壞（NVM-CRC-FAIL-USER置 1），自動(dòng)切換為出廠默認(rèn)配置，保障系統(tǒng)可靠性。

（2）自動(dòng)識(shí)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(jí)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(xiě)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(wú)需硬件跳線，簡(jiǎn)化調(diào)試與量產(chǎn)流程。