TPS3435 Nano IQ精密超时看门狗定时器技术解析与应用指南

描述

Texas Instruments TPS3435/TPS3435-Q1 Nano IQ 精确超时看门狗定时器是一款250nA(典型值)超低功耗器件,具有可编程超时看门狗定时器。该看门狗定时器可在出厂时编程,也可使用外部电容器由用户编程,其值可通过逻辑引脚组合进行更改。TPS3435/TPS3435-Q1定时器是一款高精度超时看门狗定时器,具有多种功能,适用于各种应用。该定时器采用小型6引脚WSON和8引脚SOT23封装。TPS3435/TPS3435-Q1定时器的工作温度范围为-40°C至125°C。这款超时看门狗定时器非常适合机器人伺服驱动器、混合模块信号、HVAC控制器、电表、输液泵和手术设备。

数据手册:

*附件:TPS3435数据表.pdf

*附件:TPS3435-Q1数据表.pdf

特性

  • 出厂编程或用户可编程的看门狗超时:
    • ±10%精确计时器(最大值)
    • 出厂编程:1毫秒至100秒
  • 出厂编程或用户可编程的复位延迟:
    • ±10%精确计时器(最大值)
    • 2毫秒至10秒工厂编程选择
  • 1.04V至6.0V VDD 输入电压范围
  • IDD = 250nA(典型值)超低电源电流
  • 开漏、推挽低电平有效输出
  • 符合RoHS指令和REACH标准
  • 各种可编程选项:
    • 看门狗启用/禁用
    • 看门狗启动延迟:无延迟至10秒
    • 动态计时器扩展:1X至256X
    • 锁存输出选项
  • M̅R̅功能支持
  • 符合AEC-Q100认证,具有以下结果:
    • 设备温度等级1级:-40°C至125°C环境工作温度范围

框图

看门狗定时器

应用示意图

看门狗定时器

TPS3435 Nano IQ精密超时看门狗定时器技术解析与应用指南

一、产品概述

TPS3435是德州仪器(TI)推出的超低功耗精密看门狗定时器,具有业界领先的250nA典型工作电流和±10%的高精度定时特性。该器件提供工厂编程和用户可编程两种配置方式,支持1ms至100s的宽范围超时设置,适用于需要高可靠性监控的各类嵌入式系统。

核心特性‌:

  • 超低功耗‌:典型工作电流仅250nA
  • 宽电压范围‌:1.04V至6V工作电压
  • 高精度定时‌:全温度范围内±10%精度
  • 灵活配置‌:支持电容编程和固定时间选项
  • 多重保护‌:提供手动复位和看门狗故障检测
  • 小型封装‌:6引脚WSON和8引脚SOT-23选项

二、关键电气参数

1. 绝对最大额定值

  • 供电电压(VDD) ‌:-0.3V至6.5V
  • 输入引脚电压‌:-0.3V至(VDD+0.3V)
  • 工作温度范围‌:-40°C至+125°C
  • 存储温度范围‌:-65°C至+150°C

2. 推荐工作条件

  • VDD范围‌:1.04V至6V
  • CRST电容范围‌:1.5nF至1800nF
  • CWD电容范围‌:1.5nF至1000nF

3. 典型性能

  • 定时精度‌:全温度范围±10%(tWD≥10ms)
  • 输出驱动能力‌:
    • 1.5V供电时500μA sink电流
    • 3.3V供电时2mA sink电流
  • ESD保护‌:HBM 2000V,CDM 750V

三、功能描述

1. 看门狗定时器工作原理

TPS3435通过监测WDI引脚的下降沿来判断系统是否正常工作。如果在设定的超时周期(tWD)内未检测到有效脉冲,WDO输出将被触发。定时周期可通过以下方式设置:

电容编程模式‌:
tWD(秒) = 4.95×10⁶ × CCWD(法拉)
需使用COG/X5R/X7R类型陶瓷电容

固定时间模式‌:
提供1ms至100s共13种标准选项,通过器件型号后缀选择

2. 工作模式控制

  • 使能/禁用控制‌:
    • 通过WD-EN引脚(配置C)或SET[1:0]=0b'01(配置B)
    • 禁用状态下忽略WDI信号
  • 启动延时(tSD) ‌:
    • 提供0至10s的可配置启动窗口
    • 允许MCU完成初始化后再启用监控

3. 输出配置选项

  • 开漏输出‌:需外接上拉电阻
  • 推挽输出‌:内置驱动电路
  • 锁存模式‌:故障状态保持直至复位
  • 脉冲宽度(tWDO) ‌:可通过CRST电容编程或选择固定值

四、布局设计指南

  1. 电源去耦‌:
    • VDD引脚就近放置0.1μF陶瓷电容
    • 使用短而宽的走线连接
  2. 信号完整性‌:
    • CRST/CWD电容尽量靠近器件引脚
    • 避免高频信号线与定时元件交叉
  3. 热管理‌:
    • 为GND引脚提供充足铜面积
    • 考虑8层板设计优化散热

五、选型建议

应用场景推荐型号特性优势
电池供电设备TPS3435CAIEGDDFR1s超时,锁存输出
工业控制系统TPS3435CCGAJDDFR100ms超时,开漏输出
汽车电子TPS3435CAKAGDDFRQ1AEC-Q100认证,1.6s超时
医疗设备TPS3435CGLEFDDFR10s超时,推挽输出

六、故障排查指南

常见问题‌:

  1. WDO意外触发
    • 检查WDI信号完整性
    • 验证tWD配置是否过短
    • 确认电源噪声在允许范围内
  2. 定时精度偏差
    • 使用COG/NPO介质电容
    • 检查PCB寄生电容影响
    • 确认工作温度符合规格
  3. 功耗异常
    • 检查输入引脚是否浮空
    • 验证输出负载是否过重
    • 测量实际供电电压
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