LM10000 自适应电压缩放（AVS）系统控制器总结

该LM10000用于对非AVS调节器的自适应电压调节（AVS）实现。它 包含一个完整的从电源控制器（SPC 2.0），用于与PowerWise接口（PWI 2.0）通信，以及一个可编程电流输出DAC， 允许通过反馈节点/电阻来调节输出电压，从而控制任何稳压器 电压。

除了启用AVS外，LM10000还允许系统控制功率状态，如 作为睡眠和关机，并配置PWI的电压阶梯滑行率。
*附件：lm10000.pdf

特性

• 灵活启用输入，支持独立控制外部控制器和LM10000
• 故障输入会将输出电压设置恢复为默认值
• CNTL_EN 启用/禁用外部控制器的输出
• 7位电流DAC，可直接连接到外部控制器的反馈节点，提供平稳的电压控制
• 可编程斜率控制

主要规格

• PWI 2.0 接口
• AVS控制单输出
• 精密启用

参数

方框图

LM10000 是德州仪器（TI）推出的 AVS 系统控制器，核心优势为通过 PWI 2.0 接口实现非 AVS 调节器的电压自适应缩放，集成 7 位电流 DAC 与可编程压摆率控制，支持多种电源状态管理与故障恢复，适配 ASIC/FPGA 核心供电、多相电源系统等场景，可实现 0.6V~1.2V 输出电压的精准调节。

一、核心产品参数

1. 基础性能指标

• 分辨率与控制范围 ：7 位电流 DAC（IAVS），输出电流范围 0~60 μA，LSB 为 470 nA，精度 ±3% FS，INL±2 LSB、DNL±0.5 LSB，支持线性电压调节。
• 接口与通信 ：兼容 PWI 2.0 接口，SCLK 时钟频率最高 15 MHz，支持 32 个基础寄存器与 256 个扩展寄存器，通过 ADDR 引脚电阻配置 PWI 地址（0~7）。
• 电源与功耗 ：工作电压 VDD 3.0V5.5V，VPWI 1.6V3.6V（不超过 VDD）；静态电流（EN_BIAS=VDD）典型 315 μA，休眠模式 196 μA，关断模式 23 μA，功耗优化显著。
• 压摆率控制 ：通过 R10 寄存器编程，电压步长 116 LSB 可调，时间步长 116 μs 可调，可灵活控制输出电压缩放速率，抑制浪涌电流。

2. 环境与封装

• 工作温度：-40°C~125°C（工业级），适配宽温场景；
• 封装形式：14 引脚塑料 WSON（NHK），RoHS 兼容，MSL 等级 1，峰值回流温度 260°C；
• ESD 防护：人体模型（HBM）±2 kV，机器模型（MM）±200 V，防护性能可靠；
• 热性能：结到环境热阻 54.7°C/W，散热性能适配中大功率应用。

二、关键功能特性

1. 自适应电压控制

• 电压调节原理：通过 IAVS 引脚向调节器反馈节点注入电流，改变分压比实现输出电压调节，公式为VOUT ​ =VFB ​ ×( 1 +RFB1 ​ /RFB2​**)−IAVS​**×RFB1​（VFB​为调节器反馈电压）。
• 默认电压配置：通过 R9 寄存器设置默认 IAVS 电流（0~60 μA），支持软件微调默认输出电压，需与 APC 的 INITIAL_VDD 寄存器值保持一致。
• 镜像输出：提供 IAVS_MIRROR 引脚，输出与 IAVS 相等的电流，便于监测或扩展应用。

2. 电源状态管理

• 工作模式：支持启动、激活、休眠、故障、关断五种状态，通过 EN_BIAS（使能内部电路）、CONTROL（状态切换）引脚与 PWI 命令协同控制。
• 状态切换：激活模式下 CNTL_EN 高电平、DAC 启用；休眠 / 关断模式下 CNTL_EN 低电平、DAC 禁用，降低功耗；故障状态下自动重置 R0 寄存器，恢复默认电压后返回原状态。
• 使能与时序：EN_BIAS 上升沿触发初始化（100 μs 完成），CONTROL 引脚可快速切换激活 / 休眠状态，无初始化延迟。

3. 故障保护与恢复

• 故障检测：FLT_N 引脚接收调节器故障信号，低电平时重置并锁定 R0 寄存器，强制输出默认电压，故障解除后恢复正常调节。
• 欠压保护：内置 UVLO 电路，VDD 上升阈值 2.65V2.75V，下降阈值 2.27V2.40V，带 257 mV 滞回，避免电源波动误触发。
• 寄存器保护：未实现的寄存器写入无效，读取返回 “无响应帧”，关键寄存器支持锁存与重置，提升系统稳定性。

三、应用与设计要点

1. 典型应用场景

• ASIC/FPGA 核心供电：配合 DC/DC 调节器实现核心电压动态缩放，降低功耗；
• 多相电源系统：与 LM3753/54 等多相控制器搭配，构建 60A 级 AVS 供电方案；
• 模块化电源：适配 LMZ10505 等 Simple Switcher 模块，快速升级为 AVS 系统。

2. 硬件设计建议

• 外部元件 ：ADDR 引脚需串联 1% 精度电阻到地（40.2 kΩ~180 kΩ）配置 PWI 地址；反馈电阻 RFB1/RFB2 需选用高精度低温漂型号，确保电压调节精度。
• 电源与接地：VDD 引脚需外接去耦电容，模拟地与数字地单点连接，减少干扰；VPWI 电压不得超过 VDD，避免器件损坏。
• 接口连接：CNTL_EN 引脚直接连接调节器使能端（需为高电平使能），若为低电平使能需增加反向电路；FLT_N 引脚接调节器 PGOOD 信号，实现故障联动恢复。

3. 软件与配置

• 寄存器配置：通过 PWI 命令读写寄存器，R0 控制当前 IAVS 电流，R9 设置默认电流，R10 配置压摆率参数，支持电压步长与时间步长独立调节。
• 地址配置：根据系统需求选择 ADDR 引脚电阻，多个 LM10000 可通过不同地址共总线，实现多通道电压控制。
• 状态管理：通过 EN_BIAS、CONTROL 引脚与 PWI 命令组合，实现电源时序控制，适配系统上电、休眠、关断等场景。

四、产品优势与选型适配

• 核心优势：无需更换非 AVS 调节器即可实现 AVS 功能，降低系统升级成本；可编程压摆率抑制浪涌电流，保护电源与负载；完善的故障恢复机制提升系统可靠性；PWI 2.0 接口支持高速通信与多主设备协同。
• 选型建议：适用于需要动态电压调节的 ASIC/FPGA 供电、多相电源系统、模块化电源升级等场景；需配合反馈电阻分压的 DC/DC 调节器使用，输出电流需根据负载选择适配的调节器（支持 5A~60A 输出）。