ZHCSTA1 September   2023 TPS6521905-Q1

PRODUCTION DATA  

  1.   1
  2. 特性
  3. 应用
  4. 说明
  5. 修订历史记录
  6. 引脚配置和功能
  7. 规格
    1. 6.1  绝对最大额定值
    2. 6.2  ESD 等级
    3. 6.3  建议运行条件
    4. 6.4  热性能信息
    5. 6.5  系统控制阈值
    6. 6.6  BUCK1 转换器
    7. 6.7  BUCK2、BUCK3 转换器
    8. 6.8  通用 LDO(LDO1、LDO2)
    9. 6.9  General Purpose LDOs (LDO3, LDO4)
    10. 6.10 GPIO 和多功能引脚(EN/PB/VSENSE、nRSTOUT、nINT、GPO1、GPO2、GPIO、MODE/RESET、MODE/STBY、VSEL_SD/VSEL_DDR)
    11. 6.11 电压和温度监测器
    12. 6.12 I2C 接口
    13. 6.13 典型特性
  8. 详细说明
    1. 7.1 概述
    2. 7.2 功能方框图
    3. 7.3 特性说明
      1. 7.3.1  上电时序
      2. 7.3.2  断电时序
      3. 7.3.3  按钮和使能输入 (EN/PB/VSENSE)
      4. 7.3.4  复位到 SoC (nRSTOUT)
      5. 7.3.5  降压转换器(Buck1、Buck2 和 Buck3)
        1. 7.3.5.1 双随机展频 (DRSS)
      6. 7.3.6  线性稳压器(LDO1 至 LDO4)
      7. 7.3.7  中断引脚 (nINT)
      8. 7.3.8  PWM/PFM 和低功耗模式 (MODE/STBY)
      9. 7.3.9  PWM/PFM 和复位 (MODE/RESET)
      10. 7.3.10 电压选择引脚 (VSEL_SD/VSEL_DDR)
      11. 7.3.11 通用输入或输出(GPO1、GPO2 和 GPIO)
      12. 7.3.12 与 I2C 兼容的接口
        1. 7.3.12.1 数据有效性
        2. 7.3.12.2 启动和停止条件
        3. 7.3.12.3 传输数据
    4. 7.4 器件功能模式
      1. 7.4.1 运行模式
        1. 7.4.1.1 OFF 状态
        2. 7.4.1.2 INITIALIZE 状态
        3. 7.4.1.3 活动状态
        4. 7.4.1.4 STBY 状态
        5. 7.4.1.5 故障处理
    5. 7.5 多 PMIC 运行
    6. 7.6 NVM 编程
      1. 7.6.1 TPS6521905-Q1 默认 NVM 设置
      2. 7.6.2 初始化状态下的 NVM 编程
      3. 7.6.3 运行状态下的 NVM 编程
    7. 7.7 用户寄存器
    8. 7.8 器件寄存器
  9. 应用和实施
    1. 8.1 应用信息
    2. 8.2 典型应用
      1. 8.2.1 典型应用示例
      2. 8.2.2 设计要求
      3. 8.2.3 详细设计过程
        1. 8.2.3.1 Buck1、Buck2、Buck3 设计过程
        2. 8.2.3.2 LDO1、LDO2 设计过程
        3. 8.2.3.3 LDO3、LDO4 设计过程
        4. 8.2.3.4 VSYS、VDD1P8
        5. 8.2.3.5 数字信号设计过程
      4. 8.2.4 应用曲线
    3. 8.3 电源相关建议
    4. 8.4 布局
      1. 8.4.1 布局指南
      2. 8.4.2 布局示例
  10. 器件和文档支持
    1. 9.1 文档支持
      1. 9.1.1 相关文档
    2. 9.2 接收文档更新通知
    3. 9.3 支持资源
    4. 9.4 商标
    5. 9.5 静电放电警告
    6. 9.6 术语表
  11. 10机械、封装和可订购信息

封装选项

机械数据 (封装 | 引脚)
散热焊盘机械数据 (封装 | 引脚)
订购信息

线性稳压器(LDO1 至 LDO4)

TPS6521905-Q1 总共提供了四个线性稳压器,其中 LDO1 和 LDO2 具有相同特性,LDO3 和 LDO4 具有相同特性。

LDO1 和 LDO2:400mA,0.6V -3.4V

LDO1 和 LDO2 都是通用 LDO,旨在为 SOC 或外设上的模拟电路提供电源。LDO 的输入电压范围为 1.5V 至 5.5V,可直接连接到系统电源或降压转换器的输出。输出电压可在 0.6V 至 3.4V 范围内以 50mV 阶跃进行编程。两个 LDO 均支持高达 400mA 的电流。这些 LDO 可配置为旁路模式,充当负载开关。如果配置为旁路模式,仍需要在 LDOx_VOUT 寄存器中指定所需的输出电压。这些 LDO 还支持在使能时改变输出电压,从而支持 SD 卡 IO 电源等功能,在初始化后从 3.3V 变为 1.8V,无论是在电源电压高于 3.3V 的 LDO 模式下,还是在 3.3V 电源下在旁路模式和 LDO 模式之间切换均是如此。这些 LDO 还支持负载开关模式 (LSW_mode):在这种情况下,支持 1.5V 至 5.5V 的输出电压。不需要在 LDOx_VOUT 寄存器中配置所需的电压。

  • 在 SD 卡供电的情况下,其中一个 LDO 可由配置为 VSEL_SD 的 VSEL_SD/VSEL_DDR 控制。由 MFP_1_CONFIG 寄存器中的 VSEL_RAIL 位选择控制哪个 LDO。引脚的极性可以通过 MFP_1_CONFIG 寄存器中的 VSEL_SD_POLARITY 位进行配置。

    或者,与 MFP_1_CONFIG 寄存器中的 VSEL_SD_I2C_CTRL 的 I2C 通信控制输出电压变化。因此,即使 VSEL_SD/VSEL_DDR 引脚配置为 VSEL_DDR,仍需要配置 VSEL_RAIL 位来定义哪个 LDO 受 I2C 命令影响。

  • 这些 LDO 可配置为线性稳压器,或者在旁路模式下运行,或者配置为负载开关(LSW 模式)。此模式通过 LDOx_VOUT 寄存器中的 LDOx_LSW_CONFIG 和 LSW_BYP_CONFIG 位配置。
警告: 如果 LDO 配置为旁路模式,则必须配置输出电压,并且 PVIN_LDOx 电源电压必须与所配置的输出电压匹配。PVIN_LDOx 电压必须在(配置的 VOUT)和(配置的 VOUT + 200mV)范围内。违反此规定可能会导致不稳定。

在旁路或 LSW 模式下,LDO 充当开关,其中 VOUT 是 VIN 减去 FET 电阻上的压降(RBYPASS,RLSW)。

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:
  • 在 LDO 模式下,需要 1.6µF 的最小电容,并且支持 20µF 的最大总负载电容(输出滤波器和负载点组合)
  • 在 LSW 或旁路模式下,需要 1.6µF 的最小电容,并且支持 50µF 的最大总电容(输出滤波器和负载点组合)

LDO3 和 LDO4:300mA,1.2V -3.3V

LDO3 和 LDO4 都是通用 LDO,旨在为 SOC 或外设上的模拟电路提供电源。LDO 的输入电压范围为 2.2V 至 5.5V,可直接连接到系统电源或降压转换器的输出。请注意,这些 LDO 需要在 VSYS 和 LDO 输出电压之间留出最小 150mV 的余量。输出电压可在 1.2V 至 3.3V 范围内以 50mV 阶跃进行编程。两个 LDO 均支持高达 300mA 的电流。LDO 可配置为充当负载开关。在这种情况下,支持 2.2V 至 5.5V 的输出电压。不需要在 LDOx_VOUT 寄存器中配置所需的电压。

这些 LDO 支持具有有限输出电容的快速斜坡模式和慢速斜坡模式,从而允许更大的总负载电容。

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:
  • 对于慢速斜坡 LDO 模式或 LSW 模式,需要 1.6µF 的最小电容,并且支持 30µF 的最大总电容(输出滤波器和负载点组合)
  • 对于快速斜坡 LDO 模式或 LSW 模式,需要 1.6µF 的最小电容,并且支持 15µF 的最大总电容(输出滤波器和负载点组合)

LDO1、LDO2、LDO3 和 LDO4

  • 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。
  • 在 INITIALIZE 状态下,无论位设置如何,LDO 都会关闭。
警告: 如果根本不使用线性稳压器,VLDOx 引脚必须悬空。
  • 每个 LDO 都可以配置为线性稳压器或负载开关(LSW 模式)。LDO1 和 LDO2 也可以在旁路模式下工作。该模式由每个稳压器的 LDOx_VOUT 寄存器中的 LDOx_LSW_CONFIG 和 LSW_BYP_CONFIG 位单独配置。
    警告: 只有在禁用稳压器后,才能在 LDO(/旁路)和 LSW 模式之间进行模式切换!

    (稳压器运行期间支持在 LDO 和旁路模式之间进行模式切换(仅 LDO1 和 LDO2 支持)。)

  • LDO 具有有源放电功能。每当 LDOx 被禁用时,输出就会放电到地。可以在 DISCHARGE_CONFIG 寄存器中为每个电源轨单独禁用放电功能。
  • 在(从 INITIALIZE 状态或 STBY 状态)进入 ACTIVE 状态的某个序列之前,无论放电配置如何,该器件都会使禁用的电源轨放电,以避免出现预偏置输出。
  • 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。注意:如果禁用放电功能,则可能违反断电序列

LDO 故障处理

  • TPS6521905-Q1 会检测 LDO 输出上的欠压。对欠压检测的反应取决于 INT_MASK_LDOS 寄存器中 LDOx_UV_MASK 位的配置和 INT_MASK_BUCKS 寄存器中 MASK_EFFECT 位的配置。如果未屏蔽,器件将在 INT_SOURCE 寄存器中设置 INT_LDO_1_2_IS_SET 或 INT_LDO_3_4_IS_SET 位,并在 INT_LDO_1_2 或 INT_LDO_3_4 寄存器中设置 LDOx_UV 位。

    在电压转换期间(上电时或通过切换 VSEL_SD 引脚或 I2C 命令触发),器件默认会消隐欠压检测,并在电压转换完成时激活欠压检测。

    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 配置为旁路模式或 LSW 模式,则不支持 UV 检测。
  • TPS6521905-Q1 在 LDO 输出上提供电流限制。如果 PMIC 检测到过流的时间为 tDEGLITCH_OC_short 或 tDEGLITCH_OC_long(可通过 OC_DEGL_CONFIG 寄存器中的 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 或 INT_LDO_3_4_IS_SET 位,并在 INT_LDO_1_2 或 INT_LDO_3_4 寄存器中设置 LDOx_OC 位。受影响的电源轨将立即被禁用。

    在电压转换期间(上电时或通过切换 VSEL_SD 引脚或由 I2C 命令触发),过流检测将被消隐,并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在当前时隙结束时启动断电序列。

    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。强烈建议使用 tDEGLITCH_OC_short。长时间过流可能会加剧老化或增大恢复时过冲。

  • TPS6521905-Q1 会检测 LDO 输出上的接地短路 (SCG) 故障。对检测到 SCG 事件的反应是在 INT_SOURCE 寄存器中设置 INT_LDO_1_2_IS_SET 或 INT_LDO_3_4_IS_SET 位,以及在 INT_LDO_1_2 寄存器或 INT_LDO_3_4 寄存器中设置 LDOx_SCG 位。受影响的电源轨立即被禁用。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。

  • TPS6521905-Q1 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 INITIALIZE 状态下 ON 请求期间检测到残余电压,PMIC 栅极会上电并且器件保持在 INITIALIZE 状态。如果检测到 RV 条件的时间超过 4ms 至 5ms,器件会设置 LDOx_RV 位,但只要 RV 条件存在,就会保持在 INITIALIZE 状态。如果 RV 条件不再存在,并且 ON 请求仍然有效,器件将转换为 ACTIVE 状态。
    • 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。
    • 如果在请求退出 STBY 状态期间,器件检测到在 STBY 状态期间被禁用的任何电源轨上的残余电压超过 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。
    • 如果器件在 I2C 对电源轨执行 EN 命令期间检测到残余电压,则会立即设置 LDOx_RV 位,但不会发生状态转换。
  • 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),TPS6521905-Q1 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 7-2 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]VOUT(LDO1 和 LDO2,旁路模式)[V]VOUT(LDO3 和 LDO4、LDO 模式)[V]

0

000000

00

0.60

保留

1.20

1

000001

01

0.65

保留

1.20

2

000010

02

0.70

保留

1.20

3

000011

03

0.75

保留

1.20

4

000100

04

0.80

保留

1.20

5

000101

05

0.85

保留

1.20

6

000110

06

0.90

保留

1.20

7

000111

07

0.95

保留

1.20

8

001000

08

1.00

保留

1.20

9

001001

09

1.05

保留

1.20

10

001010

0A

1.10

保留

1.20

11

001011

0B

1.15

保留

1.20

12

001100

0C

1.20

保留

1.20

13

001101

0D

1.25

保留

1.25

14

001110

0E

1.30

保留

1.30

15

001111

0F

1.35

保留

1.35

16

010000

10

1.40

保留

1.40

17

010001

11

1.45

保留

1.45

18

010010

12

1.50

1.50

1.50

19

010011

13

1.55

1.55

1.55

20

010100

14

1.60

1.60

1.60

21

010101

15

1.65

1.65

1.65

22

010110

16

1.70

1.70

1.70

23

010111

17

1.75

1.75

1.75

24

011000

18

1.80

1.80

1.80

25

011001

19

1.85

1.85

1.85

26

011010

1A

1.90

1.90

1.90

27

011011

1B

1.95

1.95

1.95

28

011100

1C

2.00

2.00

2.00

29

011101

1D

2.05

2.05

2.05

30

011110

1E

2.10

2.10

2.10

31

011111

1F

2.15

2.15

2.15

32

100000

20

2.20

2.20

2.20

33

100001

21

2.25

2.25

2.25

34

100010

22

2.30

2.30

2.30

35

100011

23

2.35

2.35

2.35

36

100100

24

2.40

2.40

2.40

37

100101

25

2.45

2.45

2.45

38

100110

26

2.50

2.50

2.50

39

100111

27

2.55

2.55

2.55

40

101000

28

2.60

2.60

2.60

41

101001

29

2.65

2.65

2.65

42

101010

2A

2.70

2.70

2.70

43

101011

2B

2.75

2.75

2.75

44

101100

2C

2.80

2.80

2.80

45

101101

2D

2.85

2.85

2.85

46

101110

2E

2.90

2.90

2.90

47

101111

2F

2.95

2.95

2.95

48

110000

30

3.00

3.00

3.00

49

110001

31

3.05

3.05

3.05

50

110010

32

3.10

3.10

3.10

51

110011

33

3.15

3.15

3.15

52

110100

34

3.20

3.20

3.20

53

110101

35

3.25

3.25

3.25

54

110110

36

3.30

3.30

3.30

55

110111

37

3.35

3.35

3.30

56

111000

38

3.40

3.40

3.30

57

111001

39

3.40

3.40

3.30

58

111010

3A

3.40

3.40

3.30

59

111011

3B

3.40

3.40

3.30

60

111100

3C

3.40

3.40

3.30

61

111101

3D

3.40

3.40

3.30

62

111110

3E

3.40

3.40

3.30

63

111111

3F

3.40

3.40

3.30