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）。
*附件：dac43902-q1.pdf

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。

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 是德州仪器（TI）推出的车规级智能数模转换器（DAC） ，核心定位为汽车照明场景的动态控制，支持对数调光、顺序转向动画等功能，具备无需处理器即可自主运行的能力。两款器件均通过 AEC-Q100 1 级认证（工作温度 - 40~125°C），采用 16 引脚 WQFN 封装（3mm×3mm），核心差异为 PWM 输出通道数量：DAC43901-Q1 提供 2 路 PWM 输出，DAC43902-Q1 提供 4 路 PWM 输出，均适配汽车尾灯、内饰灯、小灯等应用场景。

二、核心特性

（一）车规级可靠性与灵活接口

1. 车规认证与环境适应性
   • 符合 AEC-Q100 1 级标准，工作温度覆盖 - 40125°C，结温（T_J）最高 150°C，存储温度 - 65150°C；
   • ESD 防护：人体放电模型（HBM）±2000V，带电器件模型（CDM）角落引脚 ±750V、所有引脚 ±500V，满足汽车电子抗干扰需求。
2. 多接口兼容与自动识别
   • 支持 I²C（标准模式 100kHz、快速模式 400kHz、快速增强模式 1MHz）与 SPI（3 线 / 4 线）接口，上电后自动检测通信协议，检测后锁定协议直至下一次上电；
   • 接口引脚复用：数字引脚可切换为 PWM 输出（独立模式）或编程接口（I²C/SPI，编程模式），通过 VREF/MODE 引脚选择模式（拉低为编程模式，拉高为独立模式）。

（二）动态调光与动画功能

1. 对数调光（DAC43901-Q1 核心功能）
   • 支持 PWM 信号的对数 fade-in/fade-out，适配人眼对亮度变化的对数感知特性，避免线性调光的视觉突兀；
   • 调光参数可配置：PWM 占空比范围 0%100%（7 位分辨率）、fade-in/fade-out 时间（通过 SLEW_RATE 参数调节）、通道延迟（CH0-DELAY/COM-DELAY），默认 PWM 频率 218Hz48.8kHz（32 档可选）。
2. 顺序转向动画（DAC43902-Q1 核心功能）
   • 4 路 PWM 输出支持顺序点亮动画，每路通道延迟可独立配置，适配汽车转向指示灯的流水效果；
   • 支持多器件级联：通过 TRIG-OUT（输出）与 TRIG-IN（输入）引脚级联多片器件，扩展至 4 路以上通道，满足长条形尾灯等复杂场景需求。

（三）自主运行与配置存储

1. 无处理器（Processor-Less）运行
   • 内置预配置状态机，编程模式下设定参数后，独立模式可直接调用非易失性存储器（NVM）中的配置，无需外部处理器干预；
   • 触发方式灵活：支持 TRIG-IN 引脚外部触发（如转向信号）或电源上电自动触发，适配不同场景的启动逻辑。
2. 非易失性存储器（NVM）
   • 支持用户编程与数据保存，可存储 PWM 频率、调光时间、通道延迟等参数，掉电后不丢失；
   • 具备循环冗余校验（CRC）功能：检测 NVM 数据完整性，用户数据（NVM-CRC-FAIL-USER）或内部数据（NVM-CRC-FAIL-INT）损坏时，寄存器自动加载出厂默认值，确保设备可用性。

三、器件信息与电气规格

（一）型号差异与关键参数对比

型号	PWM 输出通道	TRIG-OUT 引脚	核心应用	典型功耗（正常模式）
DAC43901-Q1	2 路	无	内饰灯、小灯的对数调光	1.02mA
DAC43902-Q1	4 路	2 路（引脚 11/12）	尾灯、转向灯的顺序动画	1.2mA

（二）核心电气参数（TA=25°C，VDD=1.7~5.5V）

参数	条件	典型值	单位
电源电压（VDD）	正常工作范围	1.7~5.5	V
静态电流（IDD）	睡眠模式（内部基准禁用）	28	μA
DAC 分辨率	全局	8	bit
PWM 占空比分辨率	独立模式	7	bit
比较器偏移误差	DAC midscale，外部基准	±7.5	mV
比较器响应时间	推挽输出，CL=25pF	10	μs
NVM 擦写次数	-40~85°C	20000	次
NVM 数据保持时间	125°C	50	年

（三）热学特性（16 引脚 WQFN 封装）

热参数	值	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

四、功能模块详解

（一）DAC 核心与比较器模式

1. DAC 架构与参考选择
   • 采用电阻串架构，支持 3 种参考电压：内部基准（1.21V，典型值，需通过寄存器启用）、外部基准（VREF/MODE 引脚输入，1.7~VDD）、电源电压（VDD，默认）；
   • 输出增益可调：内部基准支持 1.5×、2×、3×、4× 增益，外部基准与电源基准固定 1× 增益，满足不同电压范围的触发阈值需求。
2. 比较器模式（TRIG-IN 信号检测）
   • 1 路 DAC 通道可配置为比较器，TRIG-IN 引脚作为输入，检测电压阈值由 DAC midscale 值设定（默认）；
   • 比较器输出配置：支持推挽 / 开漏模式（CMP-x-OD-EN 引脚控制）、输出反转（CMP-x-INV-EN），TRIG-IN 输入阻抗可切换（高阻模式 / 有限阻抗模式，通过 CMP-x-HIZ-IN-DIS 控制），适配不同信号幅度的触发场景。

（二）PWM 输出与模式控制

1. PWM 输出特性
   • 频率范围：0.218~48.828kHz（32 档可选），占空比 0%~100%（7 位分辨率，代码 0 对应 0%、127 对应 100%）；
   • 引脚复用：DAC43901-Q1 的 PWM0（引脚 8）、PWM1（引脚 7），DAC43902-Q1 额外增加 PWM2（引脚 6）、PWM3（引脚 5），均为开漏输出，需外部上拉至 I/O 电压（1.7~5.5V）。
2. 工作模式切换
   • 编程模式（VREF/MODE 拉低） ：通过 I²C/SPI 配置寄存器与 NVM 参数，如 PWM 频率、fade 时间、通道延迟；
   • 独立模式（VREF/MODE 拉高） ：无需外部控制，直接调用 NVM 中存储的配置，输出 PWM 信号或执行顺序动画，此时编程接口禁用，引脚切换为 PWM 输出。

（三）状态机与参数配置

1. 预配置状态机
   • DAC43901-Q1：默认配置为对数 fade-in/fade-out，TRIG-IN 引脚上升沿触发 fade-in（占空比从 PWM-MIN 升至 PWM-MAX），下降沿触发 fade-out（占空比从 PWM-MAX 降至 PWM-MIN）；
   • DAC43902-Q1：默认配置为顺序转向动画，TRIG-IN 触发后，4 路 PWM 按设定延迟依次 fade-in，支持 TRIG-OUT 级联下一片器件，实现多通道同步。
2. 关键参数配置（通过 SRAM/NVM）
   • 核心参数存储于 SRAM（临时）或 NVM（永久），关键参数如下表：| 参数 | 存储地址 | 配置范围 | 默认值 | 说明 |
     | ------------------- | ----------------- | ----------------------- | -------- | -------------------------------------------------------------- |
     | PWM-MAX | SRAM 0x21[6:0] | 0127（0x000x7F） | 0xF7 | fade-in 目标占空比（7 位） |
     | PWM-MIN | SRAM 0x20[6:0] | 0127（0x000x7F） | 0x00 | fade-out 目标占空比（7 位） |
     | FADE-IN SLEW-RATE | SRAM 0x23[15:0] | 065535 | 0x0000 | fade-in 单位时间（公式：t_SLEW=2.4×SLEW_RATE+5.6 μs / 步） |
     | CH0-DELAY | SRAM 0x24[15:0] | 065535 | 0x0000 | PWM0 通道延迟（公式：t_DELAY=DELAY×t_SLEW） |
     | PWM-FREQ | SRAM 0x22[11:7] | 1~31 | 0x00 | PWM 频率选择（31 对应 218Hz，1 对应 48.828kHz） |

五、典型应用场景

（一）对数调光（内饰灯 / DAC43901-Q1）

• 应用架构 ：DAC43901-Q1 工作于独立模式，VREF/MODE 引脚拉高，TRIG-IN 引脚接车身控制器（如车门开关信号），PWM0/PWM1 接 LED 驱动器（如 TPS92633-Q1），控制内饰灯的柔和亮灭；
• 关键配置 ：PWM 频率设为 218Hz（PWM-FREQ=31），PWM-MAX=0x7F（100% 占空比），PWM-MIN=0x00（0% 占空比），FADE-IN SLEW-RATE=2366（fade-in 时间 1s），COM-DELAY=88（两通道延迟 500ms）；
• 可靠性设计 ：VDD 引脚并联 0.1μF 去耦电容，CAP 引脚（内部 LDO）并联 1.5μF 旁路电容，TRIG-IN 引脚串联 1kΩ 限流电阻，避免尖峰信号干扰。

（二）顺序转向动画（尾灯 / DAC43902-Q1）

• 应用架构 ：DAC43902-Q1 工作于独立模式，TRIG-IN 接转向信号，4 路 PWM 分别控制尾灯的 4 个 LED 模块，TRIG-OUT 级联下一片 DAC43902-Q1（如需扩展至 8 路）；
• 关键配置 ：PWM 频率 218Hz（PWM-FREQ=31），FADE-IN SLEW-RATE=235（fade-in 时间 100.2ms），COM-DELAY=176（通道间延迟 100.2ms），PWM-MAX=0x7F（100% 占空比）；
• 级联设计 ：前一片 TRIG-OUT 接后一片 TRIG-IN，后一片 CH0-DELAY 设为 352（累计延迟 200.4ms），确保多器件动画同步。

六、设计指南

（一）电源与硬件设计

1. 电源配置
   • 供电电压：1.7~5.5V，推荐使用线性稳压器（如 TL431LI-Q1）从 12V 车载电源转换为 5V 供电；
   • 去耦与旁路：VDD 引脚需并联 0.1μF 陶瓷电容（靠近引脚），CAP 引脚（内部 LDO）并联 1.5μF 钽电容（容值范围 0.5~15μF），AGND 与 PGND 单点连接，减少噪声耦合。
2. PCB 布局规则
   • 分区设计：模拟区域（TRIG-IN、VREF/MODE）与数字区域（PWM 输出、编程接口）分开布局，间距≥0.5mm；
   • 热设计：散热焊盘（Thermal Pad）需连接≥20mm² 铜皮，打 4 个 0.3mm 过孔至内层地，确保结温≤105°C（满负荷工作）；
   • 阻抗匹配：PWM 输出与 LED 驱动器间走线阻抗匹配 50Ω，长度差≤1mm，避免信号反射。

（二）编程与 NVM 配置流程

1. 编程模式启动（VREF/MODE 拉低）
   1. 上电后等待器件 boot-up（典型 5ms，CAP 引脚接 1.5μF 时）；
   2. 通过 I²C/SPI 写入 SRAM 参数（如 PWM-FREQ、SLEW-RATE），或直接配置寄存器（如 STATE-MACHINE-CONFIG0 禁用状态机）；
   3. 配置完成后，写入 COMMON-TRIGGER 寄存器的 NVM-PROG 位（1），将参数保存至 NVM（自复位位，完成后自动置 0）。
2. 独立模式启动（VREF/MODE 拉高）
   • 器件上电后自动加载 NVM 配置，状态机默认启用，TRIG-IN 触发后执行预设动作（fade-in/fade-out 或顺序动画）；
   • 如需修改配置，需重新拉低 VREF/MODE 进入编程模式，重复上述步骤。