TPS38700：多通道电源排序器的技术剖析与应用指南

在电子设备的设计中，电源管理是至关重要的一环。多通道电源排序器能够精确控制多个电源的开启和关闭顺序，确保设备的稳定运行。今天，我们就来深入了解一款功能强大的多通道电源排序器——TPS38700。

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1. 产品概述

TPS38700是一款集成了多通道电压排序器、窗口看门狗和I²C可编程功能的器件，采用24引脚4mm x 4mm VQFN封装。它的输入电压范围为2.2V至5.5V，具有低静态电流（典型值35µA）、窗口看门狗、独立复位、独立中断等功能，适用于医疗机器人、工业机器人等领域。

2. 关键特性

2.1 电气特性

• 宽输入电压范围：2.2V至5.5V的输入电压范围，使其能够适应多种电源环境。
• 低静态电流：典型值35µA的低静态电流，有助于降低系统功耗。
• 窗口看门狗：可有效监测系统运行状态，防止系统出现异常。
• 独立复位和中断：提供独立的复位和中断引脚，方便系统控制和故障处理。
• NVM错误检查：支持1位错误纠正和2位错误检测，提高数据的可靠性。
• CRC错误检查：对寄存器映射进行CRC错误检查，确保数据传输的准确性。
• 电池备份：具备电池备份功能，在主电源故障时可继续为设备供电。
• 晶体振荡器选项：可选择使用晶体振荡器，提供精确的时钟信号。
• I²C可编程序列：通过I²C接口可对电源开启和关闭序列、看门狗设置和序列定时选项进行编程。
• RTC时钟报警功能：支持实时时钟（RTC）报警功能，方便系统定时操作。

2.2 状态与序列

• 多种状态：包括OFF、BACKUP、FAILSAFE、ACTIVE、SLEEP等状态，能够根据不同的条件进行状态切换。
• 多种序列：支持Power Up、Emergency Power Down、Sleep Entry、Sleep Exit等多种序列，满足不同的应用需求。

2.3 I²C通信

• 寄存器映射：提供丰富的I²C寄存器，可对设备的各种功能进行配置和监控。
• 数据包错误检查（PEC）：支持PEC功能，可有效检测I²C通信中的数据错误。

3. 引脚配置与功能

TPS38700共有24个引脚，各引脚功能如下：

• NIRQ：中断引脚（开漏，低电平有效）
• NRST：复位引脚（开漏，低电平有效）
• SLEEP：睡眠引脚（逻辑高电平退出睡眠，逻辑低电平进入睡眠）
• ACT：激活引脚（逻辑高电平启动电源开启序列，逻辑低电平启动电源关闭序列）
• SCL：I²C时钟引脚
• SDA：I²C数据引脚
• ENx：使能引脚（开漏/推挽）
• CLK32K：32.768kHz时钟输出引脚
• XIN：晶体振荡器输入引脚
• XOUT：晶体振荡器输出引脚
• VDD：电源引脚
• VBBAT：备份电池电源引脚
• GND：接地引脚

4. 应用案例

4.1 汽车多通道排序器和监控器

在汽车电子系统中，TPS38700可用于为目标SOC设备提供适当的电压排序。通过向DC/DC转换器提供使能信号，生成SOC所需的电压轨。同时，多通道电压监控器可监测电压轨的状态，确保电源开启和关闭时的正确顺序。安全微控制器通过ACT、NIRQ和I²C命令与TPS38700和多通道电压监控器进行通信，实现系统的控制和故障处理。

4.2 设计要求与步骤

• 设计要求：需要对8个不同的电压轨进行正确排序，具备紧急电源关闭功能，需要备份电池电源，所有检测到的故障必须通过外部硬件中断信号报告，并记录在内部寄存器中，可通过I²C访问。
• 详细设计步骤：TPS38700预先编程了电源开启、关闭、睡眠进入和退出序列。NIRQ和NRST引脚需要10kΩ至100kΩ的上拉电阻，SDA和SCL线需要10kΩ的上拉电阻。ACT引脚由外部安全微控制器驱动，SLEEP引脚由SOC驱动，安全微控制器连接到NEM_PD输入引脚以启用紧急电源关闭功能。

5. 电源供应与布局建议

5.1 电源供应

• 电压范围：该设备设计用于2.2V至5.5V的输入电源，VDD和VBBAT引脚的绝对最大额定值为6V。
• 电容选择：根据输入电压供应噪声，在VDD引脚和GND引脚之间放置0.1µF至1µF的电容。
• 电压瞬变：如果VDD的电源供应容易受到超过最大规格的大电压瞬变影响，需要采取额外的预防措施。

5.2 布局

• 组件放置：将外部组件尽可能靠近设备放置，以防止寄生误差。
• VDD供应节点：避免使用长的VDD供应节点走线，防止形成LC电路和产生峰值电压。
• 感测引脚：避免使用长的电压感测引脚走线，以减少寄生电感和提高监测和诊断的准确性。
• 模拟和数字走线：避免敏感的模拟走线与数字走线平行，尽量避免交叉，必要时进行垂直交叉。

6. 总结

TPS38700是一款功能强大的多通道电源排序器，具有丰富的特性和灵活的配置选项。在实际应用中，我们需要根据具体的设计要求，合理选择引脚配置、电源供应和布局方式，以确保设备的稳定运行。同时，通过I²C接口对设备进行编程和监控，可实现对电源序列的精确控制和故障处理。希望本文对电子工程师在使用TPS38700进行设计时有所帮助。

大家在使用TPS38700的过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。