TPS38700：多通道電源排序器的技術(shù)剖析與應(yīng)用指南

在電子設(shè)備的設(shè)計(jì)中，電源管理是至關(guān)重要的一環(huán)。多通道電源排序器能夠精確控制多個(gè)電源的開(kāi)啟和關(guān)閉順序，確保設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。今天，我們就來(lái)深入了解一款功能強(qiáng)大的多通道電源排序器——TPS38700。

文件下載：tps38700.pdf

1. 產(chǎn)品概述

TPS38700是一款集成了多通道電壓排序器、窗口看門(mén)狗和I2C可編程功能的器件，采用24引腳4mm x 4mm VQFN封裝。它的輸入電壓范圍為2.2V至5.5V，具有低靜態(tài)電流（典型值35μA）、窗口看門(mén)狗、獨(dú)立復(fù)位、獨(dú)立中斷等功能，適用于醫(yī)療機(jī)器人、工業(yè)機(jī)器人等領(lǐng)域。

2. 關(guān)鍵特性

2.1 電氣特性

• 寬輸入電壓范圍：2.2V至5.5V的輸入電壓范圍，使其能夠適應(yīng)多種電源環(huán)境。
• 低靜態(tài)電流：典型值35μA的低靜態(tài)電流，有助于降低系統(tǒng)功耗。
• 窗口看門(mén)狗：可有效監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，防止系統(tǒng)出現(xiàn)異常。
• 獨(dú)立復(fù)位和中斷：提供獨(dú)立的復(fù)位和中斷引腳，方便系統(tǒng)控制和故障處理。
• NVM錯(cuò)誤檢查：支持1位錯(cuò)誤糾正和2位錯(cuò)誤檢測(cè)，提高數(shù)據(jù)的可靠性。
• CRC錯(cuò)誤檢查：對(duì)寄存器映射進(jìn)行CRC錯(cuò)誤檢查，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性。
• 電池備份：具備電池備份功能，在主電源故障時(shí)可繼續(xù)為設(shè)備供電。
• 晶體振蕩器選項(xiàng)：可選擇使用晶體振蕩器，提供精確的時(shí)鐘信號(hào)。
• I2C可編程序列：通過(guò)I2C接口可對(duì)電源開(kāi)啟和關(guān)閉序列、看門(mén)狗設(shè)置和序列定時(shí)選項(xiàng)進(jìn)行編程。
• RTC時(shí)鐘報(bào)警功能：支持實(shí)時(shí)時(shí)鐘（RTC）報(bào)警功能，方便系統(tǒng)定時(shí)操作。

2.2 狀態(tài)與序列

• 多種狀態(tài)：包括OFF、BACKUP、FAILSAFE、ACTIVE、SLEEP等狀態(tài)，能夠根據(jù)不同的條件進(jìn)行狀態(tài)切換。
• 多種序列：支持Power Up、Emergency Power Down、Sleep Entry、Sleep Exit等多種序列，滿足不同的應(yīng)用需求。

2.3 I2C通信

• 寄存器映射：提供豐富的I2C寄存器，可對(duì)設(shè)備的各種功能進(jìn)行配置和監(jiān)控。
• 數(shù)據(jù)包錯(cuò)誤檢查（PEC）：支持PEC功能，可有效檢測(cè)I2C通信中的數(shù)據(jù)錯(cuò)誤。

3. 引腳配置與功能

TPS38700共有24個(gè)引腳，各引腳功能如下：

• NIRQ：中斷引腳（開(kāi)漏，低電平有效）
• NRST：復(fù)位引腳（開(kāi)漏，低電平有效）
• SLEEP：睡眠引腳（邏輯高電平退出睡眠，邏輯低電平進(jìn)入睡眠）
• ACT：激活引腳（邏輯高電平啟動(dòng)電源開(kāi)啟序列，邏輯低電平啟動(dòng)電源關(guān)閉序列）
• SCL：I2C時(shí)鐘引腳
• SDA：I2C數(shù)據(jù)引腳
• ENx：使能引腳（開(kāi)漏/推挽）
• CLK32K：32.768kHz時(shí)鐘輸出引腳
• XIN：晶體振蕩器輸入引腳
• XOUT：晶體振蕩器輸出引腳
• VDD：電源引腳
• VBBAT：備份電池電源引腳
• GND：接地引腳

4. 應(yīng)用案例

4.1 汽車(chē)多通道排序器和監(jiān)控器

在汽車(chē)電子系統(tǒng)中，TPS38700可用于為目標(biāo)SOC設(shè)備提供適當(dāng)?shù)碾妷号判颉Ｍㄟ^(guò)向DC/DC轉(zhuǎn)換器提供使能信號(hào)，生成SOC所需的電壓軌。同時(shí)，多通道電壓監(jiān)控器可監(jiān)測(cè)電壓軌的狀態(tài)，確保電源開(kāi)啟和關(guān)閉時(shí)的正確順序。安全微控制器通過(guò)ACT、NIRQ和I2C命令與TPS38700和多通道電壓監(jiān)控器進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的控制和故障處理。

4.2 設(shè)計(jì)要求與步驟

• 設(shè)計(jì)要求：需要對(duì)8個(gè)不同的電壓軌進(jìn)行正確排序，具備緊急電源關(guān)閉功能，需要備份電池電源，所有檢測(cè)到的故障必須通過(guò)外部硬件中斷信號(hào)報(bào)告，并記錄在內(nèi)部寄存器中，可通過(guò)I2C訪問(wèn)。
• 詳細(xì)設(shè)計(jì)步驟：TPS38700預(yù)先編程了電源開(kāi)啟、關(guān)閉、睡眠進(jìn)入和退出序列。NIRQ和NRST引腳需要10kΩ至100kΩ的上拉電阻，SDA和SCL線需要10kΩ的上拉電阻。ACT引腳由外部安全微控制器驅(qū)動(dòng)，SLEEP引腳由SOC驅(qū)動(dòng)，安全微控制器連接到NEM_PD輸入引腳以啟用緊急電源關(guān)閉功能。

5. 電源供應(yīng)與布局建議

5.1 電源供應(yīng)

• 電壓范圍：該設(shè)備設(shè)計(jì)用于2.2V至5.5V的輸入電源，VDD和VBBAT引腳的絕對(duì)最大額定值為6V。
• 電容選擇：根據(jù)輸入電壓供應(yīng)噪聲，在VDD引腳和GND引腳之間放置0.1μF至1μF的電容。
• 電壓瞬變：如果VDD的電源供應(yīng)容易受到超過(guò)最大規(guī)格的大電壓瞬變影響，需要采取額外的預(yù)防措施。

5.2 布局

• 組件放置：將外部組件盡可能靠近設(shè)備放置，以防止寄生誤差。
• VDD供應(yīng)節(jié)點(diǎn)：避免使用長(zhǎng)的VDD供應(yīng)節(jié)點(diǎn)走線，防止形成LC電路和產(chǎn)生峰值電壓。
• 感測(cè)引腳：避免使用長(zhǎng)的電壓感測(cè)引腳走線，以減少寄生電感和提高監(jiān)測(cè)和診斷的準(zhǔn)確性。
• 模擬和數(shù)字走線：避免敏感的模擬走線與數(shù)字走線平行，盡量避免交叉，必要時(shí)進(jìn)行垂直交叉。

6. 總結(jié)

TPS38700是一款功能強(qiáng)大的多通道電源排序器，具有豐富的特性和靈活的配置選項(xiàng)。在實(shí)際應(yīng)用中，我們需要根據(jù)具體的設(shè)計(jì)要求，合理選擇引腳配置、電源供應(yīng)和布局方式，以確保設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。同時(shí)，通過(guò)I2C接口對(duì)設(shè)備進(jìn)行編程和監(jiān)控，可實(shí)現(xiàn)對(duì)電源序列的精確控制和故障處理。希望本文對(duì)電子工程師在使用TPS38700進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)有所幫助。

大家在使用TPS38700的過(guò)程中遇到過(guò)哪些問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見(jiàn)解。