探索 TPS2231 和 TPS2236：ExpressCard 電源接口開關的卓越之選

在現(xiàn)代電子設備的設計中，電源管理是至關重要的一環(huán)。對于支持 ExpressCard 標準的設備而言，選擇合適的電源接口開關尤為關鍵。今天，我們就來深入了解一下德州儀器（Texas Instruments）推出的 TPS2231 和 TPS2236 ExpressCard 電源接口開關。

文件下載：TPS2236DAP.pdf

產(chǎn)品概述

TPS2231 和 TPS2236 是專門為 ExpressCard 規(guī)范設計的電源接口開關，它們能夠提供 ExpressCard 規(guī)范所需的全面電源管理解決方案。這兩款開關可以將 3.3V、AUX 和 1.5V 電壓分配到 ExpressCard 插槽，并且每個電壓軌都配備了集成的限流電路，以確保系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定運行。

特性亮點

• 符合標準：完全符合 ExpressCard 標準（ExpressCard|34 或 ExpressCard|54），并滿足 ExpressCard 合規(guī)檢查表和實施指南的要求。
• 支持喚醒功能：支持具有喚醒功能的系統(tǒng)，為設備的低功耗運行提供了便利。
• TTL 邏輯兼容輸入：方便與其他邏輯電路進行接口，簡化了系統(tǒng)設計。
• 保護功能：具備短路和熱保護功能，工作溫度范圍為 -40°C 至 85°C，能夠適應各種惡劣環(huán)境。
• 多種封裝選擇：提供 20 引腳 TSSOP、24 引腳 PowerPAD? HTSSOP（單通道）和 32 引腳 PowerPAD? HTSSOP（雙通道）等多種封裝形式，滿足不同應用的需求。

應用領域

TPS2231 和 TPS2236 的應用范圍非常廣泛，包括筆記本電腦、臺式電腦、個人數(shù)字助理（PDA）、數(shù)碼相機、電視和機頂盒等設備。

技術參數(shù)詳解

絕對最大額定值

在使用 TPS2231 和 TPS2236 時，需要注意其絕對最大額定值，以避免對設備造成永久性損壞。這些參數(shù)包括輸入電壓范圍、輸出電壓范圍、連續(xù)總功耗、輸出電流等。例如，輸入電壓范圍為 -0.3V 至 6V，輸出電壓范圍同樣為 -0.3V 至 6V，不同電壓軌的輸出電流也有相應的限制。

耗散額定值

耗散額定值反映了設備在不同溫度下的功率處理能力。不同封裝形式的設備在不同溫度下的功率額定值和降額因子有所不同。例如，PW（20）封裝在 25°C 時的功率額定值為 704.2mW，當溫度超過 25°C 時，降額因子為 7.41mW/°C。

推薦工作條件

為了確保設備的正常運行，需要在推薦工作條件下使用。推薦工作條件包括輸入電壓、輸出電流和工作虛擬結(jié)溫等參數(shù)。例如，3.3VIN 的輸入電壓范圍為 3V 至 3.6V，1.5VIN 的輸入電壓范圍為 1.35V 至 1.65V，不同電壓軌的輸出電流也有相應的限制。

電氣特性

電氣特性是評估設備性能的重要指標。TPS2231 和 TPS2236 的電氣特性包括電源開關電阻、短路輸出電流、熱關斷、電流限制響應時間、輸入靜態(tài)電流等。例如，在 25°C 時，3.3VIN 到 3.3VOUT 的電源開關電阻典型值為 45mΩ，短路輸出電流的穩(wěn)態(tài)值在不同電壓軌上有所不同。

開關特性

開關特性描述了設備在開關過程中的性能。包括輸出上升時間、輸出下降時間、導通傳播延遲和關斷傳播延遲等參數(shù)。這些參數(shù)對于確保設備的快速響應和穩(wěn)定運行至關重要。例如，在特定條件下，3.3VIN 到 3.3VOUT 的輸出上升時間典型值為 0.1ms 至 3ms。

引腳分配與功能

引腳分配

TPS2231 和 TPS2236 不同封裝形式的引腳分配有所不同。主要引腳包括 3.3VIN、1.5VIN、AUXIN、GND、3.3VOUT、1.5VOUT、AUXOUT、SYSRST、CPPE、CPUSB、PERST、SHDN、STBY、RCLKEN 和 OC 等。

引腳功能

• CPPE 和 CPUSB：用于檢測插入的卡是否支持 PCI Express 或 USB 功能。當卡插入時，如果卡支持相應功能，這些引腳會被拉低。
• SHDN：關機輸入，低電平有效，用于關閉所有電壓輸出并激活放電 FET。
• STBY：待機輸入，低電平有效，可使電源開關進入待機模式。
• RCLKEN：參考時鐘使能信號，既可以作為輸入，也可以作為輸出。在電源上電時，當所有輸出功率軌在公差范圍內(nèi)時，該信號會從低電平變?yōu)楦唠娖健?/li>
• PERST：邏輯電平電源良好信號，用于指示電源軌是否在公差范圍內(nèi)。在電源上電時，該信號保持低電平，直到所有電源軌在公差范圍內(nèi)且 RCLKEN 釋放后，經(jīng)過一定時間延遲后變?yōu)楦唠娖健?/li>
• SYSRST：系統(tǒng)復位輸入，低電平有效，直接影響 PERST 信號。
• OC：過流狀態(tài)輸出，當任何一個電源開關處于過流狀態(tài)時，該引腳會被拉低。

功能真值表與電源狀態(tài)

功能真值表

通過功能真值表可以清晰地了解不同輸入條件下的電壓輸出和邏輯輸出狀態(tài)。例如，在關機模式下，所有輸入電壓為任意值，SHDN 為低電平，此時所有輸出電壓為 GND。

電源狀態(tài)

TPS2231 和 TPS2236 具有多種電源狀態(tài)，包括 OFF 模式、Shutdown 模式、No Card 模式、Card Inserted 模式和 Standby 模式等。不同的電源狀態(tài)取決于輸入電壓、卡的插入狀態(tài)以及控制信號的狀態(tài)。例如，當 AUXIN 不存在時，所有輸入到輸出的電源開關都處于關閉狀態(tài)（OFF 模式）；當 AUXIN 存在且 SHDN 被斷言（低電平）時，所有輸入到輸出的電源開關關閉，輸出放電 FET 打開（Shutdown 模式）。

應用信息

ExpressCard 簡介

ExpressCard 模塊是一種基于 PCI Express 和/或通用串行總線（USB）技術的串行接口擴展卡，有 ExpressCard|34 和 ExpressCard|54 兩種尺寸規(guī)格。主機系統(tǒng)需要為每個 ExpressCard 插槽提供 3.3V、1.5V 和 AUX 電壓，并且只有在插入 ExpressCard 后才會施加電壓。

電源開關操作

ExpressCard 電源開關位于主機上，其主要功能是根據(jù)卡的插入狀態(tài)和主機系統(tǒng)的電源狀態(tài)來控制何時向 ExpressCard 插槽發(fā)送電源。具體操作條件如下：

• 當 ExpressCard 電源開關的主電源和輔助電源都關閉時，無論卡是否存在，所有到 ExpressCard 連接器的電源都關閉。
• 當 ExpressCard 電源開關的主電源和輔助電源都打開時，只有在檢測到卡插入后才會向 ExpressCard 施加電源。
• 當 ExpressCard 電源開關的主電源（+3.3V 或 +1.5V）關閉而輔助電源打開時，根據(jù)卡的插入狀態(tài)和系統(tǒng)的電源狀態(tài)，電源開關會采取不同的操作。

時序圖

文檔中提供了多個時序圖，展示了不同情況下電源和邏輯輸入輸出之間的時序關系，包括卡插入前主機電源開啟、主機電源開啟后卡插入、主機系統(tǒng)處于待機狀態(tài)下卡插入、主機控制電源關閉、SHDN 斷言時的受控電源關閉以及意外卡移除等情況。這些時序圖對于理解設備的工作原理和設計系統(tǒng)的時序非常有幫助。

總結(jié)

TPS2231 和 TPS2236 作為 ExpressCard 電源接口開關，具有豐富的特性和功能，能夠滿足 ExpressCard 設備的電源管理需求。在實際應用中，電子工程師需要根據(jù)具體的設計要求，合理選擇封裝形式，關注設備的各項參數(shù)和特性，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。同時，通過深入理解引腳功能、電源狀態(tài)和時序關系，可以更好地設計和優(yōu)化 ExpressCard 系統(tǒng)。你在使用這些電源接口開關時遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗和見解。