TPS38700：多通道電源排序器的技術剖析與應用指南

在電子設備的設計中，電源管理是至關重要的一環。多通道電源排序器能夠精確控制多個電源的開啟和關閉順序，確保設備的穩定運行。今天，我們就來深入了解一款功能強大的多通道電源排序器——TPS38700。

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1. 產品概述

TPS38700是一款集成了多通道電壓排序器、窗口看門狗和I2C可編程功能的器件，采用24引腳4mm x 4mm VQFN封裝。它的輸入電壓范圍為2.2V至5.5V，具有低靜態電流（典型值35μA）、窗口看門狗、獨立復位、獨立中斷等功能，適用于醫療機器人、工業機器人等領域。

2. 關鍵特性

2.1 電氣特性

• 寬輸入電壓范圍：2.2V至5.5V的輸入電壓范圍，使其能夠適應多種電源環境。
• 低靜態電流：典型值35μA的低靜態電流，有助于降低系統功耗。
• 窗口看門狗：可有效監測系統運行狀態，防止系統出現異常。
• 獨立復位和中斷：提供獨立的復位和中斷引腳，方便系統控制和故障處理。
• NVM錯誤檢查：支持1位錯誤糾正和2位錯誤檢測，提高數據的可靠性。
• CRC錯誤檢查：對寄存器映射進行CRC錯誤檢查，確保數據傳輸的準確性。
• 電池備份：具備電池備份功能，在主電源故障時可繼續為設備供電。
• 晶體振蕩器選項：可選擇使用晶體振蕩器，提供精確的時鐘信號。
• I2C可編程序列：通過I2C接口可對電源開啟和關閉序列、看門狗設置和序列定時選項進行編程。
• RTC時鐘報警功能：支持實時時鐘（RTC）報警功能，方便系統定時操作。

2.2 狀態與序列

• 多種狀態：包括OFF、BACKUP、FAILSAFE、ACTIVE、SLEEP等狀態，能夠根據不同的條件進行狀態切換。
• 多種序列：支持Power Up、Emergency Power Down、Sleep Entry、Sleep Exit等多種序列，滿足不同的應用需求。

2.3 I2C通信

• 寄存器映射：提供豐富的I2C寄存器，可對設備的各種功能進行配置和監控。
• 數據包錯誤檢查（PEC）：支持PEC功能，可有效檢測I2C通信中的數據錯誤。

3. 引腳配置與功能

TPS38700共有24個引腳，各引腳功能如下：

• NIRQ：中斷引腳（開漏，低電平有效）
• NRST：復位引腳（開漏，低電平有效）
• SLEEP：睡眠引腳（邏輯高電平退出睡眠，邏輯低電平進入睡眠）
• ACT：激活引腳（邏輯高電平啟動電源開啟序列，邏輯低電平啟動電源關閉序列）
• SCL：I2C時鐘引腳
• SDA：I2C數據引腳
• ENx：使能引腳（開漏/推挽）
• CLK32K：32.768kHz時鐘輸出引腳
• XIN：晶體振蕩器輸入引腳
• XOUT：晶體振蕩器輸出引腳
• VDD：電源引腳
• VBBAT：備份電池電源引腳
• GND：接地引腳

4. 應用案例

4.1 汽車多通道排序器和監控器

在汽車電子系統中，TPS38700可用于為目標SOC設備提供適當的電壓排序。通過向DC/DC轉換器提供使能信號，生成SOC所需的電壓軌。同時，多通道電壓監控器可監測電壓軌的狀態，確保電源開啟和關閉時的正確順序。安全微控制器通過ACT、NIRQ和I2C命令與TPS38700和多通道電壓監控器進行通信，實現系統的控制和故障處理。

4.2 設計要求與步驟

• 設計要求：需要對8個不同的電壓軌進行正確排序，具備緊急電源關閉功能，需要備份電池電源，所有檢測到的故障必須通過外部硬件中斷信號報告，并記錄在內部寄存器中，可通過I2C訪問。
• 詳細設計步驟：TPS38700預先編程了電源開啟、關閉、睡眠進入和退出序列。NIRQ和NRST引腳需要10kΩ至100kΩ的上拉電阻，SDA和SCL線需要10kΩ的上拉電阻。ACT引腳由外部安全微控制器驅動，SLEEP引腳由SOC驅動，安全微控制器連接到NEM_PD輸入引腳以啟用緊急電源關閉功能。

5. 電源供應與布局建議

5.1 電源供應

• 電壓范圍：該設備設計用于2.2V至5.5V的輸入電源，VDD和VBBAT引腳的絕對最大額定值為6V。
• 電容選擇：根據輸入電壓供應噪聲，在VDD引腳和GND引腳之間放置0.1μF至1μF的電容。
• 電壓瞬變：如果VDD的電源供應容易受到超過最大規格的大電壓瞬變影響，需要采取額外的預防措施。

5.2 布局

• 組件放置：將外部組件盡可能靠近設備放置，以防止寄生誤差。
• VDD供應節點：避免使用長的VDD供應節點走線，防止形成LC電路和產生峰值電壓。
• 感測引腳：避免使用長的電壓感測引腳走線，以減少寄生電感和提高監測和診斷的準確性。
• 模擬和數字走線：避免敏感的模擬走線與數字走線平行，盡量避免交叉，必要時進行垂直交叉。

6. 總結

TPS38700是一款功能強大的多通道電源排序器，具有豐富的特性和靈活的配置選項。在實際應用中，我們需要根據具體的設計要求，合理選擇引腳配置、電源供應和布局方式，以確保設備的穩定運行。同時，通過I2C接口對設備進行編程和監控，可實現對電源序列的精確控制和故障處理。希望本文對電子工程師在使用TPS38700進行設計時有所幫助。

大家在使用TPS38700的過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區分享你的經驗和見解。