DAC43901-Q1/DAC43902-Q1 技术文档总结

DAC43901-Q1 和 DAC43902-Q1 （DAC4390x-Q1） 是一系列具有双通道和四通道 PWM 输出的汽车 8 位智能 DAC。DAC43901-Q1提供两个PWM输出，DAC43902-Q1提供四个PWM输出。DAC通道还充当触发输入或输出。DAC4390x-Q1 提供预配置状态机，可逻辑生成具有可配置时序的对数调光。基于PWM的对数调光适用于汽车内部和外部照明中的对数淡入和淡出应用。DAC4390x-Q1 还支持适用于汽车转向指示灯的顺序动画。这些设备提供用于存储配置的 NVM。这些智能 DAC 无需处理器即可使用 GPIO 和 NVM 运行（无处理器作）。

这些器件可自动检测 I 2C 或 SPI，并具有内部基准电压源。该智能DAC的功能集与微型封装和低功耗相结合，是汽车灯光动画应用的绝佳选择。
*附件：dac43901-q1.pdf

特性

• 符合 AEC-Q100 标准，适用于汽车应用：
  • 温度等级 1：–40°C 至 +125°C，T A
• 数字引脚上的脉宽调制 （PWM） 输出（218 Hz 至 48.8 kHz）
• 对数调光
• 带 GPIO 控制的 LED 淡入淡出
• 顺序转向指示灯动画
• 可编程比较器和配置为 GPIO 的 DAC
• 自动检测 I 2C 或 SPI
  • 1.62V V IH，V DD = 5.5 V
• VREF/MODE引脚，用于在编程和独立模式之间进行选择
• 用户可编程非易失性存储器 （NVM）
• 内部、外部或电源作为参考
• 工作范围广
  • 电源：1.8 V 至 5.5 V
  • 温度范围：–40°C 至 +125°C
• 微型封装：16引脚WQFN（3 mm × 3 mm）

参数

方框图

一、产品概述

DAC43901-Q1 与 DAC43902-Q1（统称 DAC4390x-Q1）是德州仪器推出的 汽车级智能数模转换器（DAC） ，专为汽车照明场景设计，核心优势在于支持对数调光、顺序转向动画及无处理器（processor-less）自主运行。两款器件均通过 AEC-Q100 1 级认证（工作温度 - 40~125°C），采用 3mm×3mm 16 引脚 WQFN 紧凑封装，适配汽车后灯、小灯、内饰灯等空间受限场景。

其中，DAC43901-Q1 提供 2 路 PWM 输出，侧重对数渐入渐出调光；DAC43902-Q1 提供 4 路 PWM 输出，额外支持转向指示灯顺序动画，且可通过 TRIG-OUT 引脚级联扩展通道数，满足多灯组协同控制需求。

二、核心特性

（一）汽车级可靠性与低功耗

• 环境适应性 ：AEC-Q100 1 级认证，工作温度 - 40~125°C，耐受静电放电（HBM±2000V、CDM±500V），满足汽车电子严苛环境要求；
• 低功耗运行 ：休眠模式电流典型值 28μA（VDD=5.5V，内部参考禁用），正常工作电流 DAC43901-Q1 约 1.02mA、DAC43902-Q1 约 1.2mA，适配汽车电池供电场景；
• 宽供电范围 ：单电源 1.8~5.5V，无需多电源适配，简化系统供电设计。

（二）灵活的信号输出与调光功能

1. PWM 输出特性
   • 输出通道：DAC43901-Q1（2 路）、DAC43902-Q1（4 路），PWM 频率范围 0.218~48.828kHz，7 位占空比分辨率（0%~100%），支持对数调光以匹配人眼视觉特性；
   • 引脚复用：PWM 输出与 I²C/SPI 编程引脚复用，通过 VREF/MODE 引脚切换 “编程模式”（I²C/SPI 配置）与 “独立模式”（PWM 输出），兼顾灵活性与引脚资源优化。
2. 对数渐入渐出
   • 预配置状态机生成对数调光曲线，避免线性调光的 “视觉跳变”，渐入 / 渐出时间可通过寄存器配置（典型范围 100ms~1s）；
   • 支持 TRIG-IN 引脚触发，上升沿启动渐入、下降沿启动渐出，适配外部控制信号（如汽车灯光开关）。
3. 顺序转向动画
   • DAC43902-Q1 专属功能，4 路 PWM 可设置通道间延迟（典型 100ms），实现 “流水灯” 效果；
   • 支持多器件级联：通过 TRIG-OUT 与 TRIG-IN 引脚连接，扩展超过 4 路通道，适配长条形转向灯组。

（三）高集成与自主运行能力

• 无处理器运行 ：内置非易失性存储器（NVM），可存储配置参数（如 PWM 频率、调光时间、通道延迟），上电后无需外部处理器控制，直接进入独立模式输出 PWM；
• 多参考选择 ：支持内部参考（1.21V 典型值）、外部参考（1.7~VDD）或电源电压作为参考，适配不同系统精度需求；
• 可编程比较器 ：DAC 通道可配置为比较器，支持 TRIG-IN 信号阈值检测，阈值精度偏移误差 ±7.5mV（典型值），确保触发信号稳定识别。

三、器件信息

（一）型号差异与封装

型号	PWM 输出路数	核心功能	封装	关键差异
DAC43901-Q1	2 路	对数渐入渐出调光	16 引脚 WQFN（3mm×3mm）	无 TRIG-OUT 引脚，侧重单 / 双灯组调光
DAC43902-Q1	4 路	对数调光 + 顺序转向动画	同规格 WQFN	含 2 路 TRIG-OUT 引脚，支持多器件级联

（二）热学特性

热参数	16 引脚 WQFN（RTE 封装）	单位
结到环境热阻（RθJA）	49	°C/W
结到顶部外壳热阻（RθJC (top)）	50	°C/W
结到板热阻（RθJB）	24.1	°C/W
结到顶部特征参数（ΨJT）	1.1	°C/W
结到板特征参数（ΨJB）	24.1	°C/W
工作结温（TJ）	最高 150	°C

四、电气规格

（一）供电与参考特性

参数	范围 / 典型值	备注
供电电压（VDD）	1.7~5.5V	单电源供电，推荐 2.5/3.3/5V
内部参考电压	1.21V（典型值）	温度系数 60ppm/°C，需通过寄存器启用
外部参考电压（VREF）	1.7~VDD	需外接 0.1μF 电容滤波，参考电流 80μA/V
CAP 引脚电容	0.5~15μF	推荐 1.5μF C0G 电容，用于内部 LDO bypass

（二）PWM 输出与比较器特性

参数	条件	典型值	单位
PWM 频率	全范围	0.218~48.828	kHz
PWM 占空比	7 位分辨率	0~100	%
比较器响应时间	推挽输出，CL=25pF	10	μs
比较器偏移误差	VDD=1.7~5.5V，外部参考	±7.5	mV
比较器输入范围	高阻模式	VDD/3（典型）	V
	有限阻抗模式	VDD（全量程）	V

（三）时序特性

• I²C 时序 ：支持标准模式（100kHz）、快速模式（400kHz）、快速模式 +（1MHz），SCL 高电平最小 400ns（标准模式）、600ns（快速模式）；
• SPI 时序 ：写操作时钟最高 50MHz，读操作最高 2.5MHz（FSDO=1），SYNC 引脚低电平需保持至少 24 个 SCLK 周期；
• 启动时间 ：上电到输出稳定典型值 200ms（CAP 引脚接 0.5μF 电容），NVM 配置加载时间 5ms。

五、功能模块详解

（一）模拟前端与 DAC 核心

1. DAC 架构 ：采用电阻串架构，8 位分辨率，支持增益配置（1×、1.5×、2×、3×、4×），输出电压计算公式随参考选择不同而变化：
   • 电源参考：VOUT ​ =28DACDATA​ ​ ×VDD ​ （增益 1×）；
   • 内部参考：；
   • 外部参考：VOUT ​ =28DACDATA​ ​ ×VREF ​ （增益 1×）。
2. 比较器模式 ：DAC 通道可配置为比较器，TRIG-IN 引脚作为输入，支持推挽 / 开漏输出（通过 CMP-x-OD-EN 配置），可用于外部信号阈值检测（如灯光故障诊断）。

（二）数字控制与状态机

1. 预配置状态机
   • DAC43901-Q1 ：默认配置为对数渐入渐出，可设置 PWM 最小 / 最大占空比（PWM-MIN/PWM-MAX）、渐入 / 渐出斜率（SLEW-RATE）及通道延迟（CH0-DELAY/COM-DELAY）；
   • DAC43902-Q1 ：默认配置为顺序动画，4 路 PWM 通道延迟独立可调，TRIG-OUT 引脚同步输出，支持级联扩展。
2. NVM 与配置存储
   • 支持用户可编程 NVM，存储寄存器配置与 SRAM 参数（如 PWM 频率、调光时间），掉电后参数不丢失，上电自动加载；
   • NVM 特性：擦写寿命 20000 次（-40~85°C），数据保持时间 50 年（125°C），内置 CRC 校验（NVM-CRC-FAIL-USER/INT），确保配置数据完整性。

（三）多接口与独立运行

1. 编程接口 ：自动检测 I²C/SPI 协议，无需硬件切换：
   • I²C：7 位地址（A0 引脚可配置 4 种地址），支持广播地址同步更新多器件；
   • SPI：3 线（默认）/4 线模式（启用 SDO），写操作 24 位帧格式，读操作需先启用 SDO 引脚。
2. 独立模式（Standalone Mode） ：VREF/MODE 引脚接高电平，禁用编程接口，PWM 输出直接由 NVM 配置控制，无需外部处理器，降低系统复杂度与成本；
3. 通用 I/O（GPIO） ：2 路 GPIO 引脚（GPIO0/GPIO1），可配置为输入或输出，用于外部开关控制或故障反馈。

六、典型应用场景

（一）对数渐入渐出调光（DAC43901-Q1）

• 应用场景 ：汽车内饰灯（如阅读灯、氛围灯），实现 “柔和点亮 / 熄灭” 效果，匹配人眼对数视觉特性；
• 核心配置 ：PWM 频率 218Hz（LED 驱动推荐），渐入 / 渐出时间 1s，通道延迟 500ms（双灯组先后调光）；
• 硬件连接 ：TRIG-IN 引脚接灯光开关信号，PWM 输出接 LED 驱动（如 TPS92633-Q1），CAP 引脚外接 1.5μF C0G 电容。

（二）顺序转向动画（DAC43902-Q1）

• 应用场景 ：汽车后转向灯、日间行车灯，实现 “流水式” 顺序点亮；
• 核心配置 ：4 路 PWM 通道延迟 100ms，PWM 占空比 0%~100%，TRIG-IN 接转向信号，TRIG-OUT 级联下一级 DAC；
• 级联扩展 ：多片 DAC43902-Q1 通过 TRIG-OUT→TRIG-IN 连接，实现 8 路 / 12 路等多通道控制，适配长条形灯组。

七、设计指南

（一）电源与去耦设计

• 供电推荐 ：单电源 1.8~5.5V，VDD 引脚旁并联 0.1μF 陶瓷电容（靠近引脚），CAP 引脚外接 1.5μF C0G 电容（到 AGND），抑制电源噪声；
• 参考电路 ：若用外部参考，VREF/MODE 引脚需接 1.7~VDD 电压，旁并联 0.1μF 电容，且确保参考电压滞后 VDD 上电，避免时序冲突。

（二）PCB 布局要点

1. 信号隔离 ：模拟地（AGND）与数字地（通过热焊盘连接 AGND）单点连接，PWM 输出线远离模拟信号（如 TRIG-IN、VREF），减少干扰；
2. 热设计 ：热焊盘必须连接 AGND，建议预留散热过孔（可选），确保结温不超过 150°C；
3. ESD 防护 ：模拟输入（TRIG-IN）、PWM 输出引脚建议外接 TVS 管（如 TVS0701），增强系统 ESD 防护能力。

（三）配置流程

1. 编程模式 ：VREF/MODE 接低电平，通过 I²C/SPI 配置寄存器（如 STATE-MACHINE-CONFIG0 禁用状态机）、SRAM 参数（如 PWM-MIN/MAX、SLEW-RATE）；
2. 参数保存 ：配置完成后，写 NVM-PROG 位（COMMON-TRIGGER 寄存器），将参数写入 NVM；
3. 独立运行 ：VREF/MODE 接高电平，器件上电自动加载 NVM 配置，输出 PWM 控制灯光。