Texas Instruments TPS6593-Q汽車2.8V至5.5V電源管理IC (PMIC) 提供四個靈活的多相可配置降壓穩壓器（每相3.5A輸出電流）和一個額外的降壓穩壓器（具有2A輸出電流）。所有降壓穩壓器均可同步到內部2.2MHz或4.4MHz或外部1MHz、2MHz或4MHz時鐘信號。可將集成擴頻調制添加到同步降壓開關時鐘信號中，以提高EMC性能。該時鐘信號也可通過GPIO輸出引腳提供給外部器件。該器件設有四個低壓差穩壓器 (LDO)：三個具有500mA電流能力，可配置為負載開關，另一個具有300mA電流能力和低噪聲性能。

數據手冊：*附件：Texas Instruments TPS6593-Q1汽車2.8V至5.5V PMIC數據手冊.pdf

非易失性存儲器 (NVM) 用于控制默認配置和默認電源序列，例如GPIO配置和輸出電壓。NVM經過預編程，無需外部編程即可啟動。大多數靜態配置（存儲在器件寄存器映射中）可通過I^2^C或SPI接口修改默認值，讓器件的配置滿足不同的系統要求。NVM包含位完整性錯誤檢測功能 (CRC)，可在檢測到錯誤時停止上電序列，防止系統在未知狀態下啟動。Texas Instruments TPS6593-Q1包括一個32kHz晶體振蕩器，可為集成RTC模塊生成精確的32kHz時鐘。在主電源斷電的情況下，備用電池管理通過超級電容或紐扣電池為實時時鐘 (RTC) 模塊和晶體振蕩器供電。

特性

• 符合汽車應用標準
• 下列性能符合AEC-Q100標準：
  • 該器件的工作輸入電源電壓范圍為3V至5.5V。
  • 器件溫度1級（-40°C至125°C環境工作溫度范圍）
  • 器件人體模型 (HBM) 分類等級2
  • 器件CDM分類等級：C4A
• 符合功能安全標準
  • 開發用于功能安全應用
  • 產品發布時將提供文檔，以協助ISO26262和IEC61508系統設計
  • 系統功能符合ASIL-D 和 SIL-3要求
  • 硬件完整性符合ASIL-B和SIL-2要求
  • 輸入電源電壓監控器
  • 所有輸出電源軌上均設有欠壓/過壓監控器和過流監控器
  • 具有可選觸發/問答 (Q&A) 模式的看門狗
  • 兩個具有可選電平/PWM模式的錯誤信號監控器 (ESM)
  • 具有高溫報警和熱關斷功能的溫度監控
  • 內部配置寄存器和非易失性存儲器 (NVM) 上的位完整性錯誤檢測 (CRC)
• 低功耗
  • 2μA（典型值）關斷電流
  • 7μA（典型值）僅備用供電模式
  • 20μA（典型值）低功耗待機模式
• 五個降壓開關模式電源 (BUCK) 穩壓器
  • 輸出電壓范圍：0.3V至3.34V（5mV、10mV或20mV步進）
  • 一個具有4A電流，三個具有3.5A，一個具有2A輸出電流能力
  • 針對四個降壓穩壓器的靈活多相能力：高達14A的輸出電流（來自單軌）
  • 短路和過流保護
  • 用于限制浪涌電流的內部軟啟動
  • 開關頻率：2.2MHz/4.4MHz
  • 能夠與外部時鐘輸入同步
• 三個低壓差 (LDO) 線性穩壓器，帶可配置旁路模式
  • 輸出電壓范圍：0.6V至3.3V（線性調節模式下步進為50mV）
  • 旁路模式下輸出電壓范圍：1.7V至3.3V
  • 500mA輸出電流能力，具有短路和過流保護功能
• 一個低壓差 (LDO) 線性穩壓器，具有低噪聲性能
  • 輸出電壓范圍：1.2V至3.3V（25mV步進）
  • 300mA輸出電流能力，具有短路和過流保護功能
• 非易失性存儲器 (NVM) 中的可配置電源序列控制
  • 電源狀態間可配置加電和斷電序列
  • 數字輸出信號可包含在電源序列中
  • 數字輸入信號可用于觸發電源序列轉換
  • 可配置的安全相關錯誤處理
• 32kHz晶體振蕩器，可選擇輸出緩沖的32kHz時鐘輸出
• 具有警報和定期喚醒機制的實時時鐘 (RTC)
• 一個SPI或兩個I^2^C控制接口，第二個I^2^C接口專門用于Q&A看門狗通信
• 封裝選項
  • 8mm × 8mm 56引腳VQFNP封裝，腳距為0.5mm

功能框圖

TPS6593-Q1汽車級PMIC：功能特性與應用詳解

一、產品概述

TPS6593-Q1是德州儀器(TI)推出的一款專為汽車應用設計的高集成度電源管理IC(PMIC)，符合AEC-Q100 Grade 1認證(-40°C至+125°C工作溫度范圍)。該器件采用8mm×8mm 56引腳VQFNP封裝，集成了5個降壓轉換器(BUCK)和4個低壓差線性穩壓器(LDO)，為汽車信息娛樂系統、數字儀表盤、ADAS等安全關鍵應用提供完整的電源解決方案。

二、關鍵特性

1. 電源管理功能

• ?5個可配置BUCK穩壓器?：
  • BUCK1-4支持多相配置(最高4相)，單相輸出能力3.5A-4A，多相組合可達14A
  • BUCK5為單相2A輸出
  • 輸出電壓范圍0.3V-3.34V，支持5/10/20mV步進調節
  • 支持動態電壓調節(DVS)和自適應電壓調節(AVS)
• ?4個LDO穩壓器?：
  • LDO1-3：500mA輸出，0.6V-3.3V可調(50mV步進)，可配置為旁路模式
  • LDO4：300mA低噪聲輸出，1.2V-3.3V可調(25mV步進)

2. 安全與監控功能

• 符合ISO 26262和IEC 61508功能安全標準
• 輸入/輸出電壓監控(OV/UV)
• 所有輸出軌的過流和短路保護
• 熱警告(130°C/140°C可選)和熱關斷(有序關斷140°C/150°C，立即關斷150°C/160°C)
• 內置CRC校驗功能(配置寄存器和NVM)

3. 低功耗特性

• 典型關機電流：2μA
• 僅備份電源模式電流：7μA
• 低功耗待機模式電流：20μA

三、詳細功能解析

1. 多相BUCK穩壓器設計

TPS6593-Q1的BUCK1-4支持靈活的多相配置，可根據負載需求自動增減工作相位數，實現最佳效率。器件采用電流模式控制架構，支持：

• 2.2MHz/4.4MHz開關頻率(可同步外部時鐘)
• 可選擴頻調制改善EMC性能
• 可配置的壓擺率控制(0.3125mV/μs至33.3mV/μs)

?典型應用場景?：汽車SoC核心電源(多相配置)、DDR內存電源、外圍I/O電源等。

2. 安全監控機制

器件集成了全面的保護功能：

• ?電壓監控?：所有BUCK和LDO輸出均具有獨立的OV/UV監控，閾值可配置
• ?電流保護?：逐周期峰值電流限制和負電流限制
• ?熱管理?：兩級熱關斷機制確保器件安全
• ?看門狗?：支持觸發模式和問答模式，監控MCU運行狀態

3. 實時時鐘(RTC)功能

集成32kHz晶體振蕩器和RTC模塊，支持：

• 完整的日歷功能(年月日時分秒)
• 可配置的鬧鐘和定時器中斷
• 備份電池管理(3V紐扣電池或超級電容)
• 時鐘漂移補償功能(精度可達±1/32768)

四、典型應用設計指南

1. 電源架構設計

典型汽車應用中的電源架構可分為：

1. ?常電供電部分?：由汽車電池直接供電，支持低功耗模式
2. ?點火開關控制部分?：受IGN開關控制，為信息娛樂等系統供電
3. ?備份電源部分?：保持RTC和關鍵配置數據

2. 布局建議

• 功率回路面積最小化，特別是BUCK穩壓器的輸入電容、電感和輸出電容布局
• 使用獨立的地平面分隔模擬和數字電路
• 高頻開關節點遠離敏感模擬信號

3. 設計檢查清單

1. 輸入電壓范圍確認(2.8V-5.5V)
2. 各電源軌的上電/下電時序驗證
3. 熱設計評估(基于最大功耗和環境溫度)
4. 故障保護機制測試(OV/UV/OC/OT)
5. EMC測試方案制定

五、應用場景

TPS6593-Q1特別適用于以下汽車電子系統：

• ?車載信息娛樂系統?：為主處理器、內存、顯示等提供多路電源
• ?數字儀表盤?：滿足功能安全要求的電源架構
• ?ADAS域控制器?：支持高性能SoC的電源需求
• ?車身電子模塊?：如照明控制、座椅控制等