TPS65916 处理器的电源管理单元 （PMU）数据手册

TPS65916 PMIC 集成了 5 个可配置的降压转换器，输出电流高达 3.5A，可为处理器内核、存储器、I/O 和 LDO 的预调节供电降压转换器与内部 2.2MHz 时钟同步，以提高器件的 EMC 性能。GPIO_3 引脚允许降压转换器与外部时钟同步，从而允许多个器件同步至同一时钟，从而提高系统级 EMC 性能。该器件还包含 5 个 LDO，用于为低电流或低噪声域供电。
*附件：tps65916.pdf

电源时序控制器使用一次性可编程 （OTP） 存储器来控制电源时序，以及输出电压和 GPIO 配置等默认配置。OTP 在工厂进行了编程，无需任何软件即可启动。大多数静态设置可以通过 SPI 或 I 从默认值更改^2^C 来配置设备以满足许多不同的系统需求。例如， voltage-scaling registers 用于支持处理器的动态 voltage-scaling 要求。OTP 还包含位完整性错误检测功能，可在检测到错误时停止上电序列，从而防止系统以未知状态启动。

TPS65916 器件还包括一个模数转换器 （ADC），用于监控系统状态。GPADC 包括两个外部通道，用于监控任何外部电压，以及用于测量电源电压、输出电流和芯片温度的内部通道，使处理器能够监控系统的健康状况。该器件提供看门狗来监控软件锁定，并包括保护和诊断机制，如短路保护、热监控、关断和自动 ADC 转换，以检测电压是否低于预定义的阈值。PMIC 可以通过中断处理程序将这些事件通知处理器，从而允许处理器采取响应措施。

特性

• 系统电压范围为 3.135 V 至 5.25 V
• 低功耗
  • 关闭模式下为 20 μA
  • 休眠模式下 90 μA，两个 SMPS 处于活动状态
• 5 个降压型开关电源 （SMPS） 稳压器：
  • 0.7V 至 3.3V 输出范围，步长为 10mV 或 20mV
  • 两个具有 3.5A 能力的 SMPS 稳压器，能够在双相配置中组合成 7A 输出，具有差分远程感应（输出和接地）
  • 另外三个具有 3A、2A 和 1.5A 能力的 SMPS 稳压器
  • 3.5A 和 3A SMPS 稳压器中的动态电压调节 （DVS） 控制和输出电流测量
  • 硬件和软件控制的 Eco-mode™ 提供高达 5 mA 的电流
  • 短路保护
  • 电源正常指示（电压和过流指示）
  • 用于浪涌电流限制的内部软起动
  • 能够与 1.7 MHz 至 2.7 MHz 之间的外部时钟同步
• 5 个低压差 （LDO） 线性稳压器：
  • 0 .9 至 3.3 V 输出范围，步长为 50 mV
  • 两个具有 300mA 功能和旁路模式的
  • 一个具有 100mA 能力，并能够实现高达 50mA 的低噪声性能
  • 另外两个具有 200mA 电流能力的 LDO
  • 短路保护
• 12 位 Σ-Δ 通用型 ADC （GPADC），具有 8 个输入通道（2 个外部通道）
• 具有高温警告和热关断的热监控
• 电源序列控制：
  • 可配置的上电和断电序列 （OTP）
  • SLEEP 和 ACTIVE 状态转换 （OTP） 之间的可配置序列
  • 三个数字输出信号，可包含在启动序列中
• 可选控制接口：
  • 一个 SPI 用于资源配置和 DVS 控制
  • 二 I^2^C 接口。
    • 一个专用于 DVS 控制
    • 一个通用型 I^2^用于资源配置和 DVS 控制的 C 接口
• OTP 位完整性错误检测，可选择继续或保持上电序列和RESET_OUT释放
• 套餐选项：
  • 7mm × 7mm 48 引脚 VQFN，间距为 0.5mm

参数

方框图

1. 产品概述

• ‌类型‌：1-V至5.2-V，5Buck Converter和5LDO电源管理IC（PMIC）。
• ‌应用‌：适用于工业自动化、人机界面（HMI）、摄像头监控系统、可编程逻辑控制器（PLC）和工厂自动化等领域。

2. 主要特性

• ‌系统电压范围‌：3.135V至5.25V。
• ‌低功耗‌：
  • 关机模式：20μA。
  • 睡眠模式（两个SMPS活跃）：90μA。
• ‌五个降压转换器‌：
  • 输出范围：0.7V至3.3V，10mV或20mV步长。
  • 两个转换器可组合提供高达7A的输出电流。
• ‌五个LDO线性稳压器‌：
  • 输出范围：0.9V至3.3V，50mV步长。
• ‌动态电压缩放（DVS）控制‌：支持3.5A和3A SMPS调节器。
• ‌12位Sigma-Delta ADC‌：具有8个输入通道。
• ‌热监控‌：包括高温警告和热关断功能。
• ‌电源序列控制‌：可配置的上电和断电序列。

3. 功能框图

• 包含五个降压转换器、五个LDO、12位ADC、GPIO、I2C/SPI接口、热监控、看门狗定时器等模块。

4. 封装与尺寸

• ‌封装类型‌：7mm × 7mm 48引脚VQFN，0.5mm间距。

5. 引脚功能

• ‌主要引脚‌包括电源输入、转换器输入/反馈、LDO输入/输出、GPIO、I2C/SPI接口、中断输出、复位输入等。

6. 电气特性

• ‌转换效率‌：高达90%以上，具体取决于负载和输入/输出电压。
• ‌输出电压准确性‌：±1%至±2%，具体取决于配置和负载条件。
• ‌静态电流‌：关机模式下20μA，睡眠模式下90μA。
• ‌启动时间‌：从使能到95%最终电压值，典型值为500μs。

7. 保护功能

• ‌短路保护‌：自动检测并关闭受影响的转换器。
• ‌过流保护‌：限制输出电流以防止损坏。
• ‌热关断‌：防止芯片过热损坏。
• ‌ 欠压锁定（UVLO） ‌：确保输入电压在安全范围内。

8. 通信接口

• ‌I2C接口‌：支持标准（100kbps）、快速（400kbps）和高速（1Mbps）模式。
• ‌SPI接口‌：可选的SPI接口，用于配置和控制。

9. 应用注意事项

• ‌外部组件选择‌：需根据具体应用选择合适的电感、电容等外部组件。
• ‌布局布线‌：合理的PCB布局和布线对减少干扰和提高效率至关重要。
• ‌散热设计‌：在高功率应用中，需要考虑散热设计以防止芯片过热。

TPS65916是一款功能强大的电源管理IC，适用于需要多个稳压输出的复杂系统。其高效的降压转换器和LDO、丰富的保护功能和灵活的通信接口使其成为工业自动化、HMI等领域的理想选择。