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電源的開啟和關(guān)閉順序，確保設(shè)備的穩(wěn)定運行。今天，我們就來深入了解一款功能強(qiáng)大的多通道電源排序器——TPS38700。

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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）、窗口看門狗、獨立復(fù)位、獨立中斷等功能，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。
• 窗口看門狗：可有效監(jiān)測系統(tǒng)運行狀態(tài)，防止系統(tǒng)出現(xiàn)異常。
• 獨立復(fù)位和中斷：提供獨立的復(fù)位和中斷引腳，方便系統(tǒng)控制和故障處理。
• NVM錯誤檢查：支持1位錯誤糾正和2位錯誤檢測，提高數(shù)據(jù)的可靠性。
• CRC錯誤檢查：對寄存器映射進(jìn)行CRC錯誤檢查，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，在主電源故障時可繼續(xù)為設(shè)備供電。
• 晶體振蕩器選項：可選擇使用晶體振蕩器，提供精確的時鐘信號。
• I2C可編程序列：通過I2C接口可對電源開啟和關(guān)閉序列、看門狗設(shè)置和序列定時選項進(jìn)行編程。
• RTC時鐘報警功能：支持實時時鐘（RTC）報警功能，方便系統(tǒng)定時操作。

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，可對設(shè)備的各種功能進(jìn)行配置和監(jiān)控。
• 數(shù)據(jù)包錯誤檢查（PEC）：支持PEC功能，可有效檢測I2C通信中的數(shù)據(jù)錯誤。

3. 引腳配置與功能

TPS38700共有24個引腳，各引腳功能如下：

• NIRQ：中斷引腳（開漏，低電平有效）
• NRST：復(fù)位引腳（開漏，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（邏輯高電平啟動電源開啟序列，邏輯低電平啟動電源關(guān)閉序列）
• SCL：I2C時鐘引腳
• SDA：I2C數(shù)據(jù)引腳
• ENx：使能引腳（開漏/推挽）
• CLK32K：32.768kHz時鐘輸出引腳
• 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 汽車多通道排序器和監(jiān)控器

在汽車電子系統(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^向DC/DC轉(zhuǎn)換器提供使能信號，生成SOC所需的電壓軌。同時，多通道電壓監(jiān)控器可監(jiān)測電壓軌的狀態(tài)，確保電源開啟和關(guān)閉時的正確順序。安全微控制器通過ACT、NIRQ和I2C命令與TPS38700和多通道電壓監(jiān)控器進(jìn)行通信，實現(xiàn)系統(tǒng)的控制和故障處理。

4.2 設(shè)計要求與步驟

• 設(shè)計要求：需要對8個不同的電壓軌進(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，所有檢測到的故障必須通過外部硬件中斷信號報告，并記錄在內(nèi)部寄存器中，可通過I2C訪問。
• 詳細(xì)設(shè)計步驟：TPS38700預(yù)先編程了電源開啟、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，SLEEP引腳由SOC驅(qū)動，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)計用于2.2V至5.5V的輸入電源，VDD和VBBAT引腳的絕對最大額定值為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：避免使用長的VDD供應(yīng)節(jié)點走線，防止形成LC電路和產(chǎn)生峰值電壓。
• 感測引腳：避免使用長的電壓感測引腳走線，以減少寄生電感和提高監(jiān)測和診斷的準(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。在實際應(yīng)用中，我們需要根據(jù)具體的設(shè)計要求，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)定運行。同時，通過I2C接口對設(shè)備進(jìn)行編程和監(jiān)控，可實現(xiàn)對電源序列的精確控制和故障處理。希望本文對電子工程師在使用TPS38700進(jìn)行設(shè)計時有所幫助。

大家在使用TPS38700的過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗和見解。