ZHCSXY0 March   2025 TPS65214

ADVANCE INFORMATION  

  1.   1
  2. 1 特性
  3. 2 应用
  4. 3 说明
  5. 4 引脚配置和功能
  6. 5 规格
    1. 5.1 绝对最大额定值
    2. 5.2 ESD 等级
    3. 5.3 建议运行条件
    4. 5.4 热性能信息
    5. 5.5 BUCK1 转换器
    6. 5.6 BUCK2、BUCK3 转换器
    7. 5.7 通用 LDO（LDO1、LDO2）
  7. 6 详细说明
    1. 6.1 概述
    2. 6.2 功能方框图
    3. 6.3 特性说明
      1. 6.3.1  上电时序
      2. 6.3.2  下电时序
      3. 6.3.3  按钮和使能输入 (EN/PB/VSENSE)
      4. 6.3.4  通过 I2C 命令发出的关断请求
      5. 6.3.5  首次电源检测 (FSD)
      6. 6.3.6  具有自动上电功能时的输入电压压摆率
      7. 6.3.7  降压转换器（Buck1、Buck2 和 Buck3）
      8. 6.3.8  线性稳压器（LDO1 和 LDO2）
      9. 6.3.9  复位到 SoC (nRSTOUT)
      10. 6.3.10 中断引脚 (nINT)
      11. 6.3.11 PWM/PFM 和低功耗模式 (MODE/STBY)
      12. 6.3.12 通用输入/输出和电压选择引脚 (GPIO/VSEL)
      13. 6.3.13 通用输出和 nWAKEUP (GPO/nWAKEUP)
      14. 6.3.14 通过 I2C 命令发出 RESET 请求
      15. 6.3.15 寄存器访问控制
      16. 6.3.16 与 I2C 兼容的接口
        1. 6.3.16.1 数据有效性
        2. 6.3.16.2 启动和停止条件
        3. 6.3.16.3 传送数据
    4. 6.4 器件功能模式
      1. 6.4.1 运行模式
        1. 6.4.1.1 关断状态
        2. 6.4.1.2 INITIALIZE 状态
        3. 6.4.1.3 运行状态
        4. 6.4.1.4 STBY 状态
        5. 6.4.1.5 休眠状态
        6.       44
        7. 6.4.1.6 故障处理
    5. 6.5 用户寄存器
    6. 6.6 器件寄存器
  8. 7 应用和实施
    1. 7.1 应用信息
    2. 7.2 典型应用
      1. 7.2.1 典型应用示例
      2. 7.2.2 设计要求
      3. 7.2.3 详细设计过程
        1. 7.2.3.1 Buck1、Buck2、Buck3 设计过程
        2. 7.2.3.2 LDO1、LDO2 设计过程
        3. 7.2.3.3 VSYS、VDD1P8
        4. 7.2.3.4 数字信号设计过程
    3. 7.3 电源相关建议
    4. 7.4 布局
      1. 7.4.1 布局指南
      2. 7.4.2 布局示例
  9. 8 器件和文档支持
    1. 8.1 器件支持
    2. 8.2 文档支持
      1. 8.2.1 相关文档
    3. 8.3 接收文档更新通知
    4. 8.4 支持资源
    5. 8.5 商标
    6. 8.6 静电放电警告
    7. 8.7 术语表
  10. 9 修订历史记录
  11. 10机械、封装和可订购信息
    1. 10.1 封装选项附录
    2. 10.2 卷带包装信息

请参考 PDF 数据表获取器件具体的封装图。

机械数据 (封装 | 引脚)
  • VAF|24
散热焊盘机械数据 (封装 | 引脚)

6.4.1.6 故障处理

TPS65214 能够提供各种故障检测。默认情况下，所有这些故障都会导致定序关断。其中一些是可屏蔽的，并且对已屏蔽故障的反应是可配置的。

电源电压监控

该器件能够对电源电压 (VSYS) 与内部电源电压 (VDD1P8) 提供以下故障检测。这些故障均不可屏蔽。

  • VSYS 上的欠压，导致转换到 OFF 状态或门控启动
  • VSYS 上的过压保护，导致转换到 OFF 状态
  • 内部 1.8V 电源 (VDD1P8) 上的欠压或过压，导致转换到 OFF 状态或门控启动。

稳压器输出监控

TPS65214 能够对降压输出端与 LDO 输出端进行以下故障检测：

  • 欠压检测 (UV)
  • 过流检测 (OC)，达到正电流限值和（对于降压转换器）负电流限值时触发
  • 接地短路检测 (SCG)
  • 温度警告 (WARM) 和热关断 (TSD / HOT)
  • 残余电压 (RV) 和残余电压 - 关断 (RV_SD)
  • 超时 (TO)

SCG、OC、HOT、 与 TO 不可屏蔽。如果出现以上任一情况，器件会断电。每个稳压器的正负电流限值共用同一掩码位。

对 UV、RV 和 WARM 故障的反应是可配置的。如果未屏蔽，故障会触发定序关断。可以在 INT_MASK_BUCKS、INT_MASK_LDOS 和 INT_MASK_WARM 寄存器中为每个稳压器单独屏蔽 UV、RV 和 WARM。在发生屏蔽故障的情况下不会进行状态转换。可以通过 MASK_CONFIG 寄存器中的 MASK_EFFECT 位全局配置是否设置了位以及 nINT 是否拉至低电平。每个稳压器的正负电流限值共用同一掩码位。

  • 00b = 无状态变化，无 nINT 反应，未设置位
  • 01b = 无状态变化，无 nINT 反应，设置了位
  • 10b = 无状态变化，nINT 反应，设置了位（与 11b 相同）
  • 11b = 无状态变化，nINT 反应，设置了位（与 10b 相同）

对于任何与关断条件对应的故障，故障位将保持有效状态，直到通过 I2C 执行 W1C（写 1 清除）操作（假设故障不再存在）。如果出现关断故障，则无需更新 ON 请求。如果只要 EN/VSENSE 仍为高电平并且无需按下按钮即可重新启动，故障就不再存在，那么该器件会自动执行上电序列。

对于任何非关断条件的故障（例如，因为故障被屏蔽），该位在进入 INITIALIZE 状态时被清除。

热警告和热关断

有两个热阈值：热警告 (WARM) 和热关断 (TSD / HOT)。

热警告，WARM 阈值

如果温度超过 TWARM_Rising 阈值，则会设置 SENSOR_x_WARM 位并且 PMIC 会定序关闭（除非已屏蔽）。如果温度降至 TWARM_Falling 阈值以下，无需发出新的 Push-button-ON_Request，器件会再次上电。在 EN 或 VSENSE 配置中，ON 请求仍必须有效才能转换为 ACTIVE 状态。

如果温度超过 TWARM_Rising 阈值，但设置了 SENSOR_x_WARM_MASK 位，PMIC 仍会处于 ACTIVE 状态。故障报告由 MASK_EFFECT 位配置。处理器决定是定序关断还是控制正在运行的应用程序，从而降低功耗并有望避免热关断情况。

热关断，HOT 阈值

如果温度超过 THOT_Rising 阈值，则会设置 SENSOR_x_HOT 位，并且 PMIC 会立即关断所有电源轨。这种关断是同时进行，而不是按时序进行。

  • 如果所有传感器都屏蔽了 WARM 检测（设置了所有 SENSOR_x_WARM_MASK 位），那么一旦温度降至 THOT_Falling 阈值以下，PMIC 会重新上电，但前提条件是：存在有效的导通请求。
  • 如果其中任一传感器未能屏蔽 WARM 检测，那么一旦温度降至 TWARM_Falling 阈值以下，那么无需发出新的 Push-button-ON_Request，PMIC 会重新上电。在 EN 或 VSENSE 配置中，ON 请求仍必须有效才能转换为 ACTIVE 状态。

残余电压

无论是在序列期间还是通过 I2C 命令，在启用每条电源轨以前，都会进行残余电压检查。RV 故障的处理取决于故障发生时的情况。说明残余电压检查的简化状态图如 图 6-14 所示。

TPS65214 残余电压检查图 6-14 残余电压检查

  1. 如果升序时存在残余电压，器件会在 INT_SOURCE 寄存器中设置相应的 INT_TIMEOUT_RV_SD_IS_SET 位，在 INT_TIMEOUT_RV_SD 寄存器中设置 LDOx_RV_SD 或 BUCKx_RV_SD 位和 TIMEOUT 位，并且会在时隙结束时启动断电序列。

  2. 如果降序至 STBY 或 SLEEP 状态时存在残余电压，器件会在断电时隙持续时间的八倍时间以内，对后续电源轨进行门控断电。如果残余电压仍然存在，器件会设置以下位，并且启动断电序列。
    1. 寄存器 INT_SOURCE 中的 INT_TIMEOUT_RV_SD_IS_SET 位
    2. 寄存器 INT_TIMEOUT_RV_SD 中的相应位 LDOx_RV_SD 或 BUCKx_RV_SD
    3. 寄存器 INT_TIMEOUT_RV_SD 中的位超时
  3. 如果降序至 INITIALIZE 状态时存在残余电压，不会设置任何状态位，并且断电序列会在断电时隙持续时间的八倍时间以后继续执行。

  4. 如果通过 I2C 命令对电源轨上电或断电期间存在残余电压，器件会设置相应的 LDOx_RV 或 BUCKx_RV 位。如果未设置 MASK_INT_FOR_RV 位（RV 未屏蔽），器件会将 nINT 引脚拉至低电平。

注： 如果禁用了电源轨上的有源放电，那么即使该电源轨未能在时隙持续时间内成功放电，也不会触发后续电源轨断电。此外，断电期间，该器件不会设置 RV 位或 RV_SD 位。

如果在升序或降序时检测到残余电压，可通过 GENERAL_CONFIG 寄存器的 BYPASS_RV_FOR_RAIL_ENABLE 位屏蔽关断故障反应。如果通过 I2C 命令检测到残余电压，可通过 MASK_CONFIG 寄存器的 MASK_INT_FOR_RV 位屏蔽 nINT 引脚的反应。

如果在上电时隙持续时间以后或在断电时隙持续时间八倍时间以后未能释放残余电压，则会发生超时。器件会设置 INT_TIMEOUT_RV_SD 寄存器的 TIMEOUT 位。

重试计数器

每检测到一次关断故障，重试计数器（POWER_UP_STATUS_REG 寄存器的 RETRY_COUNT）都会递增。器件会尝试两次重试上电。如果两次都失败，则需要在 VSYS 上进行一次电源循环，以便重置重试计数器。任何成功的上电都会重置重试计数器。屏蔽故障不会导致关断，也不会导致重试计数器递增。

可通过 MFP_2_CONFIG 寄存器的 MASK_RETRY_COUNT_ON_FIRST_PU 位，在首次上电时停用重试计数器。设置后，在完成首次上电序列以前，器件会无限重试。

也可以通过 INT_MASK_UV 寄存器的 MASK_RETRY_COUNT 位，永久禁用重试计数器。设置后，器件会在发生任何关断故障以后无限重试。

故障反应概述

下表概述了在 ACTIVE 和 STBY 状态下的故障行为（如果未屏蔽）以及故障是否可屏蔽。

警告： 屏蔽故障可能会给器件或系统带来风险（包括但不限于：启动进入预偏置输出）。

德州仪器 (TI) 不建议在同一电源轨上屏蔽 OC 检测与 UV 检测。

表 6-8 中断与故障处理
块 事件 状态转换（未屏蔽时） 可屏蔽 中断状态位（根据 MASK_EFFECT 设置） 中断状态位清除
PB/EN/VSENSE 按钮上升沿 无状态转换 否 PB_RISING_EDGE_DETECTED W1C、INITIALIZE 状态或 VSYS UVLO
PB/EN/VSENSE 按钮下降沿 无状态转换 否 PB_FALLING_EDGE_DETECTED W1C、INITIALIZE 状态或 VSYS UVLO
PB/EN/VSENSE 睡眠退出超时 转换至 SLEEP 状态 否 PB_EN_SLEEP_EXIT_TIMEOUT W1C 或 VSYS UVLO
BUCK 与 LDO 残余电压 - RV 无状态转换 是 *_RV W1C、INITIALIZE 状态或 VSYS UVLO
BUCK 与 LDO 残余电压 - 关断故障 - RV_SD *) 有序关断至 INITIALIZE 状态 是 *_RV_SD W1C 或 VSYS UVLO
BUCK 与 LDO 超时 - TO *) 有序关断至 INITIALIZE 状态 部分 (MASK_UV) TIMEOUT W1C 或 VSYS UVLO
BUCK 与 LDO 欠压 - UV 有序关断至 INITIALIZE 状态 是 *_UV W1C、INITIALIZE 状态（如果屏蔽）或 VSYS UVLO
BUCK 与 LDO 过流 - OC 有序关断至 INITIALIZE 状态 否 *_OC W1C 或 VSYS UVLO
BUCK 与 LDO 接地短路 - SCG 有序关断至 INITIALIZE 状态 否 *_ SCG W1C 或 VSYS UVLO
BUCK 与 LDO 温度警告 - WARM 有序关断至 INITIALIZE 状态 是 SENSOR_x_WARM W1C、INITIALIZE 状态（如果屏蔽）或 VSYS UVLO
BUCK 与 LDO 温度关断 - HOT 立即关断至 INITIALIZE 状态（未定序） 否 SENSOR_x_HOT W1C 或 VSYS UVLO
VSYS 欠压 - UV 立即关断至关断状态（未定序） 否 无 不适用
VSYS 过压保护 (OVP) 立即关断至关断状态（未定序） 否 无 不适用
VDD1P8 欠压或过压 (UV 或 OV) 立即关断至关断状态（未定序） 否 无 不适用

*) RV_SD 和 TIMEOUT 故障只能在序列期间发生