TX517是一款全集成的雙通道高壓發(fā)射機(jī)。它專門為需要多級(jí)高壓脈沖圖案的高端醫(yī)療超聲應(yīng)用設(shè)計(jì)。輸出級(jí)設(shè)計(jì)為通常輸出±2.5A峰值 輸出電流，振幅為200Vpp。

TX517 是一個(gè)完整的發(fā)射機(jī)解決方案，配備了低壓輸入邏輯、電平轉(zhuǎn)換器、柵極驅(qū)動(dòng)器以及每個(gè)通道的 P 通道和 N 通道 MOSFET。
*附件：tx517.pdf

TX517還配備了CW輸出級(jí)。

TX517 采用無(wú)鉛 BGA 封裝（RoHS 順從）和綠色。該設(shè)備規(guī)定可作范圍為0°C至85°C。

17電平脈沖芯片：
該芯片由兩個(gè)5電平通道組成，與變壓器配合使用時(shí)形成一個(gè)17電平發(fā)射單元。它不僅能驅(qū)動(dòng)換能器在不同輸出電平，還能調(diào)制輸出脈沖寬度，以獲得脈沖寬度調(diào)制頻譜整形的靈活性。

特性

• 輸出電壓：
  • 差動(dòng)模式下最高可達(dá)200Vpp
• 峰值輸出電流：±2.5A
• 多級(jí)輸出
  • 差別：17級(jí)
  • 單局：5個(gè)關(guān)卡
• 綜合：
  • 電平轉(zhuǎn)換器
  • 司機(jī)
  • 高壓輸出級(jí)
  • CW輸出
• TX 輸出更新率
  • 最高可達(dá)100MSPS
• 最小外部組件
• 小包裝：BGA 13x13mm

參數(shù)

TX517 是德州儀器（TI）推出的全集成雙通道高壓發(fā)射器，專為醫(yī)療超聲等嚴(yán)苛應(yīng)用設(shè)計(jì)，支持差分模式最高 200 Vpp 輸出、±2.5 A 峰值輸出電流，提供 17 級(jí)差分輸出 / 5 級(jí)單端輸出，集成電平轉(zhuǎn)換器、驅(qū)動(dòng)電路、高壓輸出級(jí)及 CW（連續(xù)波）輸出功能，輸出更新率高達(dá) 100 MSPS，僅需少量外部元件即可實(shí)現(xiàn)高性能信號(hào)發(fā)射。

一、芯片基礎(chǔ)信息與核心特性

1. 基礎(chǔ)規(guī)格

• 文檔與型號(hào) ：文檔編號(hào) SLOS725A，2011 年 9 月發(fā)布、2012 年 1 月修訂；僅一款型號(hào) TX517，采用 144 引腳 BGA 封裝（13mm×13mm），符合 RoHS 標(biāo)準(zhǔn)。
• 供電與溫度 ：邏輯電源（VAA）2.38V-3.3V（典型 2.5V），驅(qū)動(dòng)電源（VDD）4.75V-5.25V、VEE -5.25V 至 - 4.75V；工作溫度 0°C 至 85°C，結(jié)溫最高 125°C（連續(xù)工作）、150°C（極限條件），存儲(chǔ)溫度 - 65°C 至 150°C。
• 封裝與散熱 ：144 引腳 NFBGA 封裝，結(jié)到環(huán)境熱阻 28°C/W，結(jié)到板熱阻 11.3°C/W，需通過(guò) PCB 優(yōu)化散熱以確保結(jié)溫不超過(guò) 125°C。

2. 核心性能指標(biāo)

• 輸出特性 ：差分輸出 17 級(jí)電平、單端輸出 5 級(jí)電平，最高 200 Vpp 差分輸出；峰值輸出電流 ±2.5 A，支持 1 MHz-100 MHz 單音輸出頻率，輸出更新率高達(dá) 100 MSPS。
• 信號(hào)完整性 ：高壓路徑（HV1/LV1）上升時(shí)間 6.5 ns、下降時(shí)間 3 ns，傳播延遲 25 ns；二次諧波失真最高 60 dBc（5 MHz），信號(hào)失真小，適合高精度超聲發(fā)射。
• 供電與功耗 ：高壓電源包括 HV0（0V-5V）、HV1（>HV0/HV2，典型 61V）、HV2（0V-70V）及對(duì)應(yīng)負(fù)電源 LV0/LV1/LV2；CW 模式總功耗 310 mW-400 mW，脈沖模式（PW）最高 1.7 W，掉電模式功耗 3 mW-15 mW。
• ESD 與可靠性 ：人體放電模型（HBM）500 V，帶電器件模型（CDM）750 V，機(jī)械模型（MM）200 V，具備基礎(chǔ)靜電防護(hù)能力。

二、關(guān)鍵功能模塊與工作原理

1. 核心功能模塊

• 雙通道多電平輸出架構(gòu) ：
  • 每個(gè)通道集成三級(jí)功率管（低壓 HV0/LV0、中壓 HV2/LV2、高壓 HV1/LV1），通過(guò)組合控制實(shí)現(xiàn)多電平輸出；兩通道配合變壓器可形成 17 級(jí)差分輸出，單通道獨(dú)立工作支持 5 級(jí)單端輸出。
  • 內(nèi)置電平轉(zhuǎn)換器、柵極驅(qū)動(dòng)器及 P/N 溝道 MOSFET，無(wú)需外部高壓驅(qū)動(dòng)電路，簡(jiǎn)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)；中壓級(jí)（HV2/LV2）集成去毛刺電路，優(yōu)化輸出信號(hào)質(zhì)量。
• CW 與脈沖雙工作模式 ：
  • CW 模式：通過(guò) CWINA/CWINB 引腳控制，支持 0.5 MHz-10 MHz 連續(xù)波輸出，正負(fù)邊沿壓擺率 0.45 V/ns-0.6 V/ns，適用于連續(xù)超聲發(fā)射場(chǎng)景。
  • 脈沖模式（PW）：支持 1 MSPS-100 MSPS 輸出更新率，脈沖寬度可調(diào)制，滿足超聲成像中脈沖發(fā)射需求；支持鎖存模式（需 PCLKIN 時(shí)鐘）和非鎖存模式，適配不同時(shí)序控制需求。
• 保護(hù)與控制功能 ：
  • 內(nèi)置電源序列保護(hù)，禁止 INPxx 低電平與 INNxx 高電平同時(shí)出現(xiàn)（避免 “shoot-thru” 故障），掉電模式下輸出呈高阻態(tài)，漏電流僅 0.001 μA-10 μA。
  • 支持全局使能（EN）和掉電控制（PDM），EN 低電平啟用鎖存模式，PDM 低電平進(jìn)入低功耗掉電狀態(tài)。

2. 工作原理

• 外部邏輯信號(hào)經(jīng)輸入邏輯電路與電平轉(zhuǎn)換器處理后，驅(qū)動(dòng)三級(jí)高壓輸出級(jí)的 P/N 溝道 MOSFET；通過(guò)控制 INP0/INN0（低壓級(jí)）、INP1/INN1（高壓級(jí)）、INP2/INN2（中壓級(jí)）的組合邏輯，實(shí)現(xiàn) 17 級(jí)差分電平輸出。
• CW 模式下，CWINA/CWINB 直接控制 CW 輸出級(jí)，實(shí)現(xiàn)連續(xù)波信號(hào)發(fā)射；脈沖模式下可通過(guò) PCLKIN 時(shí)鐘同步輸入數(shù)據(jù)，確保輸出時(shí)序精度，滿足超聲成像的高同步要求。

三、應(yīng)用場(chǎng)景與設(shè)計(jì)建議

1. 典型應(yīng)用

• 醫(yī)療超聲設(shè)備 ：用于超聲探頭驅(qū)動(dòng)，多電平輸出支持脈沖寬度調(diào)制頻譜成形，適配不同深度、分辨率的超聲成像需求。
• 高壓信號(hào)發(fā)生器 ：可生成高電壓、高電流的多電平脈沖 / 連續(xù)波信號(hào)，適用于工業(yè)檢測(cè)、醫(yī)療診斷等高壓信號(hào)發(fā)射場(chǎng)景。

2. 設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

• 電源與序列 ：嚴(yán)格遵循上電序列（先驅(qū)動(dòng)電源 VEE/VAA/VDD，再 LV1、HV1，最后 LV2/LV0/HV0/HV2/VCW）和掉電序列（反向）；高壓電源需并聯(lián) 1 μF 去耦電容，降低電源噪聲。
• 輸入邏輯 ：禁止同一通道 INPxx 為低且 INNxx 為高的組合，避免器件永久損壞；未使用的邏輯輸入需接高 / 低電平，避免額外功耗。
• 散熱與布局 ：BGA 封裝底部需充分焊接至 PCB 接地平面，高壓電源路徑與邏輯信號(hào)路徑分開布線，減少干擾；高壓引腳預(yù)留足夠爬電距離，避免擊穿。
• ESD 防護(hù) ：器件 ESD 防護(hù)能力有限，裝配與調(diào)試過(guò)程中需采取防靜電措施，避免靜電損壞。

四、關(guān)鍵配置與操作要點(diǎn)

1. 核心功能配置

• 工作模式選擇 ：
  • 掉電模式：PDM=0，EN=1，INPxx=1、INNxx=0，輸出高阻態(tài)，功耗最低。
  • CW 模式：PDM=0，CWINA/CWINB 設(shè)為 0/1 或 1/0，INPxx=1、INNxx=0，輸出連續(xù)波信號(hào)。
  • 非鎖存模式：EN=1、PDM=1，輸入數(shù)據(jù)直接控制輸出，無(wú)需時(shí)鐘同步。
  • 鎖存模式：EN=0、PDM=1，輸入數(shù)據(jù)由 PCLKIN 時(shí)鐘同步鎖存，時(shí)鐘頻率最高 100 MHz。
• 多電平配置 ：通過(guò) INP0A/INN0A、INP1A/INN1A、INP2A/INN2A（通道 A）及對(duì)應(yīng)通道 B 引腳的組合邏輯，實(shí)現(xiàn) 17 級(jí)差分輸出，具體配置參考真值表（如輸出 Level 8 對(duì)應(yīng) INP1A=1、INN1B=1，其余特定引腳為 0）。

2. 關(guān)鍵操作注意事項(xiàng)

• 高壓電源 HV1 與 LV1、HV2 與 LV2 的壓差最大不超過(guò) 100 V，避免超出絕對(duì)最大額定值。
• 鎖存模式下，PCLKIN 時(shí)鐘高電平最小時(shí)間 2 ns，輸入數(shù)據(jù)建立時(shí)間 0 ns、保持時(shí)間 1.5 ns，需嚴(yán)格滿足時(shí)序要求。
• 驅(qū)動(dòng)超聲換能器時(shí)，建議通過(guò)變壓器匹配阻抗，提升輸出功率與信號(hào)完整性。