ZHCSXY0 March   2025 TPS65214

ADVANCE INFORMATION  

  1.   1
  2. 特性
  3. 应用
  4. 说明
  5. 引脚配置和功能
  6. 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. 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. 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. 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. 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)

线性稳压器(LDO1 和 LDO2)

TPS65214 总共能提供两个线性稳压器。LDO1 是一款用于为 SOC 或外设上的模拟电路供电的通用型 LDO。LDO 可支持 300mA 的输出电流。LDO2 是一款为 SOC 与外设上的数字电路供电的通用型 LDO。LDO 可支持 500mA 的输出电流。

工作模式

LDO1 与 LDO2 的输入电压范围均为 2.5V 至 5.5V,必须直接连接到系统电源。输出电压可在 0.6V 至 3.3V 范围内以 50mV 阶跃进行编程。LDO 支持负载开关模式 (LSW_mode):这种情况下,支持 2.5V 至 3.4V 的输出电压。在 LSW_mode 下,不需要在 LDOx_VOUT 寄存器中配置所需电压。

  • LDO 可以配置为线性稳压器,也可以配置为负载开关(LSW 模式)。该模式可通过 LDOx_VOUT 寄存器的 LSW_BYP_CONFIG 位进行配置。
警告: LSW 模式下,LDO 充当开关,其中,VOUT 为 VIN 减去 FET 电阻上的压降(RLSW)。
  • 处于 ACTIVE 状态的 LDO 的开/关状态由 ENABLE_CTRL 寄存器中相应的 LDOx_EN 位控制。
  • 处于 STBY 状态的 LDO 的开/关状态由 STBY_1_CONFIG 寄存器中相应的 LDOx_STBY_EN 位控制。
  • “初始化”状态下,无论位设置如何,LDO 均处于关断状态。
警告: 如果根本不使用线性稳压器,VLDOx 引脚必须悬空。

有源放电

LDO 具有有源放电功能。只要 LDOx 未启用,输出就会对地放电。可以在 DISCHARGE_CONFIG 寄存器中为每个电源轨单独禁用放电功能。

  • 启用电源序列电源轨以前,该器件会对电源轨放电,避免出现预偏置输出的情况。
  • 如果通过 I2C 命令启用了电源轨,则不会强制执行有源放电,但仅当输出电压低于 SCG 阈值时才会启用电源轨。
  • 该寄存器不受 EEPROM 支持,并且会在器件进入 OFF 状态时复位。
  • 处于 INITIALIZE 状态(在复位期间或 I2C-OFF 请求期间)时,不会复位放电配置。注:如果未启用放电功能,则可能违反断电序列。

动态电压调节

所有 LDO 均支持动态电压调节 (DVS)。运行期间,可改变输出电压,以便优化负载运行点的工作电压。可通过写入相应 LDO1_VOUT 或 LDO2_VOUT 寄存器的 LDO1_VSET 或 LDO2_VSET 的方式,控制电压变化。在 DVS 引起的电压转换期间,无论放电配置如何,有源放电功能都会暂时启用。

可根据 STBY 请求,通过 MODE/STBY 引脚或 I2C,将 LDO 配置为 DVS。收到 STBY请求时,对于在 STBY_1_CONFIG 寄存器中启用并且通过 LDOx_DVS_STBY 位配置为 DVFS 的所有 LDO,都会更改为 LDOx_VOUT_STBY 寄存器中 LDOx_VSET_STBY 指定的输出电压。如果在 STBY 状态下清除 LDOx_DVS_STBY,输出电压将恢复为 LDOx_VSET。如果并未设置 LDOx_DVS_STBY,那么在从 ACTIVE 状态过渡到 STBY 状态时,相应的 LDOx 输出电压不会发生变化。

警告: STBY 状态下,当 LDO 配置为 DVS 时,相应上电时隙的持续时间必须足够长,以便支持从 STBY 至 ACTIVE 的电源序列期间的完整电压斜坡。如果时隙持续时间不够长,器件会记录一个“超时”故障。

输出电容要求

LDO 稳压器需要足够的输出电容才能保持稳定性。所需的最小和支持的最大电容取决于配置:

  • LDO 模式下,需要 1.2µF 的最小电容,并且支持 40µF 的最大总负载电容(输出滤波器与负载点组合)
  • LSW 模式下,需要 1.2µF 的最小电容,并且支持 50µF 的最大总电容(输出滤波器与负载点组合)

LDO 故障处理

欠压 (UV) 监控器

TPS65214 会检测 LDO 输出上的欠压。对于欠压阈值,可通过 LDOx_VOUT 寄存器中的 LDOx_UV_THR 位进行配置。对欠压检测的反应取决于 INT_MASK_LDO 寄存器中 LDOx_UV_MASK 位的配置以及 INT_MASK_BUCKS 寄存器中 MASK_EFFECT 位的配置。如果未屏蔽,器件会在 INT_SOURCE 寄存器中设置 INT_LDO_1_2_IS_SET 或,在 INT_LDO_1_2 寄存器中设置 LDOx_UV 位。

电压转换(例如,上电时)期间,该器件会默认将欠压检测功能置空,并且在电压转换完成之时激活欠压检测。如果器件在(从 INITIALIZE 或 STBY 状态)进入 ACTIVE 状态的序列期间检测到欠压并且未屏蔽 UV,那么断电序列会在当前时隙结束时开始。

如果器件在(从 INITIALIZE 或 STBY 状态)进入 ACTIVE 状态的序列期间检测到欠压且 UV 未被屏蔽,则断电序列会在当前时隙结束时开始。

如果器件在 ACTIVE 状态或 STBY 状态下检测到欠压且 UV 未被屏蔽,则断电序列会立即启动。OC 检测不可屏蔽。

警告: 如果 LDO 配置为 LSW 模式,则不支持 UV 检测。

过流限制 (OC)

TPS65214 在 LDO 输出上提供电流限制。如果 PMIC 在 tDEGLITCH_OC_short 或 tDEGLITCH_OC_long 时分别检测到过流(可通过 OC_DEGL_CONFIG 寄存器的 EN_LONG_DEGL_FOR_OC_LDOx 对每个电源轨单独配置;仅适用于上升沿),该器件会在 INT_SOURCE 寄存器中设置 INT_LDO_1_2_IS_SET 位,在 INT_LDO_1_2 寄存器中设置 LDOx_OC 位。受影响的电源轨会立即被禁用。

电压转换期间(例如:上电时),过流检测会被消隐,并且在电压转换完成时激活。

如果在(从 INITIALIZE 状态或 STBY 状态)进入 ACTIVE 状态的序列期间发生过流,器件会立即禁用受影响的电源轨,并且在当前时隙结束之时启动断电序列。

如果在 ACTIVE 状态或 STBY 状态下发生过流,器件会立即禁用受影响的电源轨,并且启动断电序列。

OC 检测不可屏蔽,但抗尖峰脉冲时间是可配置的。德州仪器 (TI) 建议使用 tDEGLITCH_OC_short。长时间过流可能会加剧老化或增大恢复时过冲。

接地短路 (SCG) 监测器

TPS65214 会检测 LDO 输出上的接地短路 (SCG) 故障。对 SCG 事件检测的反应是设置 INT_SOURCE 寄存器 INT_LDO_1_2_IS_SET 位与 INT_LDO_1_2 寄存器 LDOx_SCG 位。受影响的电源轨会立即被禁用。该器件会定序关闭所有输出并转换至 INITIALIZE 状态。

SCG 检测不可屏蔽。

如果启用了某个电源轨,器件最初会消隐 SCG 检测,以允许该电源轨斜升到 SCG 阈值以上。

残余电压 (RV) 监测器

TPS65214 会检测 LDO 输出上的残余电压 (RV) 故障。对 RV 事件检测的反应是在 INT_SOURCE 寄存器中设置 INT_RV_IS_SET 位以及在 INT_RV 寄存器中设置 LDOx_RV 位。RV 检测不可屏蔽,但可以通过 INT_MASK_WARM 寄存器中的 MASK_INT_FOR_RV 为所有电源轨全局配置 nINT 反应。无论是否屏蔽,器件都会设置 LDOx_RV 标志,只有在断言 nINT 时才设置 INT_RV_IS_SET 位。故障反应时间和潜在的状态转换取决于检测到故障时的情况:

  • 如果器件在上电、ACTIVE_TO_STANDBY 或 STANDBY_TO_ACTIVE 序列期间检测到残余电压,则序列会中止,器件会断电。对于关断故障反应,可通过寄存器 GENERAL_CONFIG 的 BYPASS_RV_FOR_RAIL_ENABLE 位进行屏蔽。
  • 如果在请求退出 STBY 状态期间,器件检测到 STBY 状态下被禁用的任何电源轨的残余电压超过 80ms,器件会转换至 INITIALIZE 状态。如果该情况持续 4ms 至 5ms 但少于 80ms,器件会设置 LDOx_RV 位。
  • 如果在通过 I2C 执行电源轨 EN 命令期间检测到残余电压,就会立即设置 LDOx_RV-bit 标志,但不会发生状态转换。
温度监测

LDO 有一个局部过热传感器。对温度警告的反应取决于 INT_MASK_BUCKS 寄存器中相应 SENSOR_x_WARM_MASK 位和 MASK_EFFECT 位的配置。如果传感器上的温度超过 TWARM_Rising 且未被屏蔽,器件会在 INT_SOURCE 寄存器中设置 INT_SYSTEM_IS_SET 位并在 INT_SYSTEM 寄存器中设置 SENSOR_x_WARM 位。如果传感器检测到温度超过 THOT_Rising,则转换器功率耗散和结温将超出安全工作值。器件会立即将所有有效输出断电,并在 INT_SOURCE 寄存器中设置 INT_SYSTEM_IS_SET 位并在 INT_SYSTEM 寄存器中设置 SENSOR_x_HOT 位。一旦温度降至 TWARM_FAlling 阈值以下(或在 T_WARM 被屏蔽的情况下低于 THOT_FAlling 阈值),TPS65214 便会自动恢复。_HOT 位保持设置状态并需要通过写入“1”来清零。HOT 检测不可屏蔽。

表 6-2 LDO 输出电压设置
LDOx_ VSET [十进制] LDOx_VSET [二进制] LDOx_ VSET [十六进制] VOUT(LDO1 和 LDO2、LDO 模式)[V]

0

000000

00

0.60

1

000001

01

0.60

2

000010

02

0.60

3

000011

03

0.65

4

000100

04

0.70

5

000101

05

0.75

6

000110

06

0.80

7

000111

07

0.85

8

001000

08

0.90

9

001001

09

0.95

10

001010

0A

1.00

11

001011

0B

1.05

12

001100

0C

1.10

13

001101

0D

1.15

14

001110

0E

1.20

15

001111

0F

1.25

16

010000

10

1.30

17

010001

11

1.35

18

010010

12

1.40

19

010011

13

1.45

20

010100

14

1.50

21

010101

15

1.55

22

010110

16

1.60

23

010111

17

1.65

24

011000

18

1.70

25

011001

19

1.75

26

011010

1A

1.80

27

011011

1B

1.85

28

011100

1C

1.90

29

011101

1D

1.95

30

011110

1E

2.00

31

011111

1F

2.05

32

100000

20

2.10

33

100001

21

2.15

34

100010

22

2.20

35

100011

23

2.25

36

100100

24

2.30

37

100101

25

2.35

38

100110

26

2.40

39

100111

27

2.45

40

101000

28

2.50

41

101001

29

2.55

42

101010

2A

2.60

43

101011

2B

2.65

44

101100

2C

2.70

45

101101

2D

2.75

46

101110

2E

2.80

47

101111

2F

2.85

48

110000

30

2.90

49

110001

31

2.95

50

110010

32

3.00

51

110011

33

3.05

52

110100

34

3.10

53

110101

35

3.15

54

110110

36

3.20

55

110111

37

3.25

56

111000

38

3.30

57

111001

39

3.30

58

111010

3A

3.30

59

111011

3B

3.30

60

111100

3C

3.30

61

111101

3D

3.30

62

111110

3E

3.30

63

111111

3F

3.30