汽車級 10 位 DAC53701-Q1 和 8 位 DAC43701-Q1 （DACx3701-Q1） 是引腳兼容的緩沖電壓輸出智能數模轉換器 （DAC） 系列。這些器件功耗非常低，采用微型 8 引腳 WSON 封裝。DACx3701-Q1 的功能集與微型封裝和低功耗相結合，是汽車尾燈加剎車燈、車牌燈淡入淡出和車內燈 PWM 擴展等應用的絕佳選擇。

這些器件具有非易失性存儲器 （NVM）、內部基準電壓源、PMBus 兼容 I 2C 接口和通用輸入。DACx3701-Q1 采用內部基準電壓源或電源作為基準電壓源，并提供 1.8 V 至 5.5 V 的滿量程輸出。
*附件：dac53701-q1.pdf

DACx3701-Q1 是智能 DAC 器件，因為它具有先進的集成功能。智能DAC具有力感應輸出、基于GPI的功能觸發、PWM輸出和NVM功能，無需使用軟件即可實現系統性能和控制。

特性

• 符合 AEC-Q100 標準，適用于汽車應用：
  • 溫度等級 1：–40°C 至 +125°C，T A
• 1 LSB INL 和 DNL（10 位和 8 位）
• 工作范圍廣
  • 電源：1.8 V 至 5.5 V
• 基于通用輸入 （GPI） 的功能觸發
• PMBus? 兼容 I 2C 接口
  • 標準、快速和快速模式加
  • 使用廣播地址配置的四個目標地址選項
  • 1.62V V IH，V DD = 5.5 V
• 用戶可編程非易失性存儲器 （NVM/EEPROM）
  • 保存和調用所有寄存器設置
• 可編程波形生成：方形波、三角波和鋸齒波
• 使用三角波形和 FB 引腳的脈寬調制 （PWM） 輸出
• 數字壓擺率控制
• 內部參考
• 極低功耗：1.8 V 時為 0.2 mA
• 靈活啟動：高阻抗或 10K-GND
• 微型封裝：8引腳WSON（2 mm × 2 mm）

參數

方框圖

一、產品概述

DAC53701-Q1（10 位）與 DAC43701-Q1（8 位）是德州儀器（TI）推出的車規級電壓輸出智能數模轉換器（DAC） ，二者引腳完全兼容，專為汽車電子場景設計，符合 AEC-Q100 Grade 1 標準（工作溫度 - 40°C125°C）。器件集成非易失性存儲器（NVM/EEPROM）、內部基準源、PMBus 兼容 I2C 接口及通用輸入（GPI），支持低功耗（1.8V 時僅 0.2mA）與寬電源范圍（1.8V5.5V），采用 8 引腳 WSON（2mm×2mm）微型封裝，可實現無處理器依賴的智能控制，核心應用包括汽車尾燈 / 大燈 / 內飾燈控制、電源電壓 Margining、LED 熱折返保護等。

二、核心特性

（一）高精度與寬適應性

1. 分辨率與線性度
   • DAC53701-Q1 為 10 位分辨率，DAC43701-Q1 為 8 位分辨率，二者積分非線性（INL）與微分非線性（DNL）均僅 ±1 LSB，確保輸出電壓精準可控；
   • 支持兩種基準模式：
     • 電源基準：以 VDD 為基準，輸出范圍 0~VDD；
     • 內部基準：1.21V 固定基準，增益 1.5×/2×/3×/4× 可調，輸出范圍 1.8V~5.5V，適配不同電壓需求場景；
   • 低誤差與優異溫漂：零碼誤差典型值 6mV（溫漂 ±10μV/°C），增益誤差 ±0.5% FSR（溫漂 ±0.0008% FSR/°C），寬溫下性能穩定。
2. 輸出與動態性能
   • 緩沖電壓輸出，帶載能力強：支持 5kΩ 電阻負載 + 200pF 容性負載，輸出阻抗低至 0.25Ω，負載調整率 0.4mV/mA，避免負載變化導致的輸出波動；
   • 快速響應：1/4~3/4 量程切換至 10% FSR 僅需 8μs（5.5V 時），壓擺率 1V/μs，適配動態電壓調整場景（如 LED 漸變點亮）；
   • 低噪聲：0.1Hz~10Hz 頻段噪聲峰峰值 34μV（無基準增益）、70μV（4× 增益），1kHz 噪聲密度 0.2μV/√Hz，避免對敏感電路的干擾。

（二）智能控制與無處理器操作

1. 通用輸入（GPI）觸發GPI 引腳（1 腳）可通過寄存器配置為 7 種核心功能，支持上升沿 / 下降沿響應，無需 I2C 通信即可實現關鍵操作，適配無處理器或處理器故障場景，核心配置如下：

   GPI_CONFIG	功能	上升沿動作	下降沿動作
   000	電源控制	上電	高阻掉電
   010	Margining 控制	觸發高 Margining 輸出	觸發低 Margining 輸出
   011	波形生成	啟動波形輸出	停止波形輸出
   111	I2C 地址更新	使能目標地址更新	禁用地址更新

2. 可編程波形與 PWM 生成

   • 內置波形生成器：支持方波、三角波、正向 / 反向鋸齒波，波形參數（高 / 低碼值、步長、斜率）可通過寄存器配置；
   • PWM 輸出能力：結合 FB 引腳與三角波 / 鋸齒波，可生成 PWM 信號，適配 LED 調光、電源占空比控制等場景；
   • 數字擺率控制：步長（132 LSB 可調）與步長時間（4μs4.9152ms 可調）可編程，實現輸出電壓平滑過渡，避免電壓突變沖擊負載。

（三）可靠性與存儲功能

1. 非易失性存儲器（NVM）
   • 可存儲關鍵寄存器配置：包括 DAC 數據、Margining 高 / 低碼值、GPI 功能、擺率參數等，上電后自動加載，無需重復初始化；
   • 高耐用性：-40°C~85°C 下擦寫 20,000 次，85°C 以上擦寫 1,000 次，數據 Retention 達 50 年（常溫）、20 年（125°C）；
   • CRC 校驗保護：內置 10 位 CRC（CRC-10-ATM），監測 NVM 數據完整性，用戶區（NVM_CRC_ALARM_USER）或內部區（NVM_CRC_ALARM_INTERNAL）異常時觸發復位，確保配置可靠。
2. PMBus 兼容與系統同步
   • 支持 PMBus 協議（需 EN_PMBUS 位使能），兼容 Turn On（80h）、Turn Off（00h）、Margin High（A4h）、Margin Low（94h）等標準命令，適配電源管理場景；
   • I2C 接口靈活：支持標準模式（100kbps）、快速模式（400kbps）、快速增強模式（1Mbps），4 個可選目標地址（默認 1001000），支持廣播地址同步更新多器件配置（僅寫模式）。

三、器件信息與電氣規格

（一）基本參數對比

（二）封裝與熱特性

采用 8 引腳 WSON（DSG 封裝），底部帶散熱焊盤（需連接 AGND 以優化散熱），關鍵熱阻參數如下：

（三）訂購信息

四、功能模塊詳解

（一）核心功能模塊

1. 數模轉換（DAC）架構采用電阻串架構 + 輸出緩沖放大器，支持兩種工作模式：
   • 正常模式 ：通過 I2C 更新 DAC_DATA 寄存器（21h 地址），輸出電壓即時更新；
   • 擺率控制模式 ：使能后輸出電壓按設定步長（CODE_STEP）與步長時間（SLEW_RATE）階梯變化，步長可設 132 LSB，步長時間 4μs4.9152ms，避免電壓突變（如 LED 漸變）。
2. 非易失性存儲器（NVM）
   • 可存儲寄存器：包括通用配置（GENERAL_CONFIG，D1h）、GPIO 配置（CONFIG2，D2h）、DAC 數據（DAC_DATA，21h）、Margining 高 / 低碼值（25h/26h）等；
   • 編程與重載：通過 TRIGGER 寄存器（D3h）的 NVM_PROG 位觸發 NVM 寫入，NVM_RELOAD 位觸發配置重載，操作時 NVM_BUSY 位（D0h）置 1，禁止其他寫入，確保數據完整性。
3. PMBus 兼容 I2C 接口
   • 通信速率：支持 I2C 標準模式（100kbps）、快速模式（400kbps）、快速增強模式（1Mbps）；
   • 地址配置：7 位地址（默認 1001000），通過 TARGET_ADDRESS（CONFIG2 寄存器）可配置 4 個可選地址，支持廣播地址同步更新多器件（僅寫模式）；
   • PMBus 命令：支持 Turn On（80h）、Turn Off（00h）、Margin High（A4h）、Margin Low（94h），可通過 PMBUS_OPERATION 寄存器（01h）觸發，適配電源管理場景。

（二）系統同步與復位

1. 電源復位（POR）
   • 觸發條件：VDD 低于 0.7V 并保持 1ms 以上，上電后 30ms 內完成寄存器初始化（加載 NVM 配置）；
   • 電壓閾值：VDD<0.7V 觸發 POR，0.7V~1.65V 為未定義區域，>1.65V 不觸發 POR。
2. 軟件復位
   • 觸發方式：向 TRIGGER 寄存器（D3h）寫入 1010，復位后寄存器恢復 NVM 配置或默認值，適配系統故障恢復場景。
3. 器件鎖定與解鎖
   • 鎖定：設置 DEVICE_LOCK 位（D1h）可鎖定所有寄存器，防止誤寫；
   • 解鎖：向 DEVICE_UNLOCK_CODE（D3h）寫入 0101 可解除鎖定，確保配置安全性。

五、典型應用與設計指南

（一）核心應用場景

1. 汽車 LED 熱折返控制
   • 應用原理：通過負溫度系數（NTC）熱敏電阻監測 LED 溫度，FB 引腳采集 NTC 分壓電壓，DAC 根據溫度自動調整輸出，控制 LED 驅動電流，避免高溫損壞；
   • 關鍵配置：配置三角波波形（FUNC_CONFIG=00b），結合 FB 引腳生成 200Hz PWM 輸出，溫度 30°C 時啟動折返，105°C 時切斷 LED 電流，確保 LED 壽命。
2. 電源電壓 Margining 測試
   • 應用原理：通過 DAC 輸出調整電源反饋電壓（如 DC/DC 轉換器的 VFB 引腳），測試電源在 ±10% 偏差下的穩定性；
   • 典型配置：內部 1.21V 基準 + 1.5× 增益，DAC 輸出 0.6V（ nominal 值）、0.54V（-10%）、0.66V（+10%），通過 GPI 觸發 Margining 切換，擺率控制避免電源波動。

（二）硬件設計指南

1. 電源與 Decoupling
   • VDD 引腳（6 腳）需并聯 0.1μF 陶瓷電容（靠近引腳），CAP 引腳（4 腳）需并聯 1.5μF 電容（LDO 濾波），降低電源噪聲；
   • 電源域分離：模擬地（AGND，5 腳）與數字地單點連接，散熱焊盤需大面積連接 AGND，優化熱傳導與噪聲隔離。
2. PCB 布局
   • 信號分離：DAC 輸出（OUT，8 腳）、FB 引腳（7 腳）遠離 SCL（2 腳）、SDA（3 腳）等數字引腳，避免串擾；
   • 阻抗控制：I2C 線路匹配 50Ω 阻抗，長度匹配誤差 < 1mm，減少信號完整性問題；
   • 反饋回路：FB 引腳外接電阻分壓網絡時，布線需短而直，避免寄生電容影響反饋精度（如 NTC 分壓電路）。
3. 上電初始化流程
   1. 上電后等待 30ms（POR 完成），讀取 STATUS 寄存器（D0h）確認 NVM 無 CRC 錯誤（NVM_CRC_ALARM_USER/INTERNAL 為 0）；
   2. 配置 GENERAL_CONFIG 寄存器（D1h）：使能內部基準（REF_EN=1）、設置增益（DAC_SPAN）、擺率參數（CODE_STEP/SLEW_RATE）；
   3. 配置 CONFIG2 寄存器（D2h）：設置 GPI 功能（如 Margining 控制）、I2C 目標地址；
   4. 寫入 DAC_DATA、Margining 高 / 低碼值，觸發 NVM_PROG 保存配置（可選）；
   5. 使能 GPI（TRIGGER 寄存器 GPI_EN=1），完成初始化。