Atmel ATA5279/ATA5279C天线驱动器：多天线应用的理想之选

在电子工程领域，设计一个适用于多天线的系统时，选择合适的天线驱动器至关重要。Atmel的ATA5279/ATA5279C天线驱动器，专为满足多天线系统的需求而设计。下面，我们就来深入了解这款产品。

文件下载：ATA5279C-WGQW.pdf

一、产品概述

Atmel ATA5279是一款用于低频（LF）线圈的驱动IC，主要应用于被动进入/启动（PEG）系统。它具备六个串联谐振LF线圈天线连接端口，可驱动多达六个低频天线，为钥匙扣提供唤醒和初始化通道。其输出信号具有类似正弦波的特性，能实现出色的电磁兼容性（EMC）。

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二、产品特性

1. 强大的驱动能力

• 多通道电流驱动：前三个通道可驱动高达1A的峰值电流，后三个通道可驱动高达700mA的峰值电流，且在很大程度上不受电池电压的影响。
• 数据调制：支持高达5.7Kbit/s（曼彻斯特编码）的开关键控（OOK）数据调制。

  2. 优秀的EMC性能

  输出信号类似正弦波，这种特性有助于减少电磁干扰，提高整个系统的电磁兼容性。

  3. 灵活的电流调节

  具备20个可选的电流调节步骤，可用于场强测量（RSSI），方便工程师根据实际需求进行调整。

  4. 可靠的保护机制

  输出驱动级具备电气和热过载保护功能，可有效防止芯片因过载而损坏，提高系统的可靠性。

  5. 低功耗设计

  掉电电流消耗极低，有助于降低系统的整体功耗，延长电池的使用寿命。

  6. 便捷的接口设计

• SPI接口：便于与微控制器总线连接，实现数据的快速传输和控制。
• LF数据缓冲区：可在数据传输期间最小化微控制器的CPU负载，提高系统的运行效率。

  7. 小封装尺寸

  采用QFN48封装，尺寸仅为7mm×7mm，节省电路板空间，适合小型化设计。

三、引脚配置

ATA5279采用QFN48封装，其引脚配置丰富且合理。不同的引脚具有不同的功能，如电源引脚、信号输入输出引脚、振荡器引脚等。例如，VCC为模拟5V稳定电容连接引脚，VS为电池供电引脚，S_CS为SPI芯片选择引脚等。详细的引脚功能可参考数据手册中的引脚描述表，在设计电路时，我们需要根据这些引脚功能进行合理的连接和布局。

四、功能描述

1. 工作模式

ATA5279具有五种工作模式，每种模式都有其特定的应用场景和特点。

• 掉电模式：芯片上电后处于此模式，内部电路不工作，功耗最低。要进入该模式，需要在NRES引脚上施加至少t (NRES,min) 的负脉冲。
• 空闲模式：从掉电模式唤醒后，芯片进入空闲模式。此时振荡器运行，控制逻辑等待来自串行接口的命令，输出驱动级准备就绪。
• 工作模式：处理线圈驱动命令时，芯片进入工作模式。与空闲模式相比，电流消耗更高，因为输出驱动级和DC - DC转换器都在工作。
• 关机模式：当检测到连接故障（如线圈连接线路短路）时，芯片进入关机模式，以保护自身免受损坏。
• 诊断模式：用于检查线圈连接线路是否存在故障。在该模式下，输出驱动级禁用，通过SPI命令激活测试结构进行检测。

  2. 线圈驱动级

  每个线圈的驱动级由两个N沟道DMOS晶体管组成，低侧晶体管采用达林顿配置，以保持源极跟随特性。驱动级由三个VDS引脚供电，内部相互连接。在空闲状态下，静态电流调节可确保低交叉电流，同时对输出晶体管进行电流和温度监测，以防止损坏。此外，驱动级还针对信号质量进行了优化，以确保低谐波失真。

  3. 正弦波发生器

  内部生成的正弦波线圈驱动信号，其幅度取决于测量的线圈电流，频率来自振荡器级。输出信号具有接近电源电压一半的直流偏移，最大可能幅度与每个电源约有3V的距离。在应用中，根据选定的线圈电流和线圈阻抗等参数，可计算出所需的输出电压。

  4. 升压转换器

  线圈驱动级可由升压配置的DC - DC转换器供电。与外部的扼流圈、续流二极管和电容器配合使用，可将电池电压提升到所需值。转换器仅在主动传输期间启用，并对低侧开关的峰值电流和输出电压进行监测，以防止超出上限。

  5. 线圈电流检测

  线圈电流通过外部电流检测分流电阻，产生与电流相关的电压，通过VSHS引脚输入到IC。通过监测该信号的过零事件，可确定线圈电流的相位，并采样正峰值。根据采样结果，调节积分电容上的电压，从而控制输出信号的幅度。

  6. 诊断功能

  该功能可连续监测六个线圈的正负连接线路，当检测到短路、开路或过热等故障时，会采取相应的保护措施，如关闭所有功率级、断开分流电阻与线圈返回线路的连接、存储故障原因并触发中断请求。此外，还可通过SPI命令对所有连接的线圈线路进行诊断，方便维护和故障排查。

  7. SPI接口

  SPI接口用于选择所需的线圈及其电流、向IC提供LF数据、选择和启动LF传输以及读取状态信息。它具有四种不同的操作模式，可根据实际需求进行配置。在使用时，需要注意从掉电模式唤醒后，发送SPI命令前需要等待200ps，以确保内部电源电压启动和谐振器频率稳定。

  8. 命令缓冲区

  这是一个FIFO类型的缓冲区，位于SPI和调制器级之间，可存储多达128位的数据。微控制器可以以全SPI速度写入与线圈驱动相关的命令和数据，减少CPU和总线负载。在数据调制期间，缓冲区也可继续填充数据，提高线圈驱动器与微控制器的独立性。

  9. 控制逻辑

  控制逻辑负责处理来自SPI的所有信息，控制功率级，并收集和评估诊断信息。它包括调制器级、状态监测器等部分，可实现对线圈驱动的精确控制和故障处理。

五、应用建议

1. 典型应用电路

数据手册中提供了Atmel ATA5279的典型应用电路图和物料清单（BOM）。在设计电路时，需要根据实际需求选择合适的元器件，并注意电路的布局和布线，以确保系统的性能和稳定性。

2. 应用提示

在应用过程中，需要注意一些重要的方面，如电路设计、元器件选择和热考虑等。可参考相关的应用笔记，如ATAN0003_ATA5279_Application_Hints和LF Antenna Driver ATA5279C Thermal Considerations and PCB Design Suggestions，以获取更详细的指导。

六、参数规格

1. 绝对最大额定值

规定了芯片在各种引脚和参数下的最大承受范围，如电压范围、电流范围等。在使用时，必须确保芯片的工作条件不超过这些额定值，以避免损坏芯片。

2. 热阻和温度范围

热阻参数（如R thJC和R thJA）用于评估芯片的散热性能，温度范围规定了芯片的工作和存储温度范围。在设计散热系统时，需要考虑这些参数，以确保芯片在合适的温度环境下工作。

3. 功能参数

详细列出了芯片在不同工作条件下的各种功能参数，如电源参数、振荡器参数、驱动级参数等。这些参数对于评估芯片的性能和进行电路设计非常重要。

七、总结

Atmel ATA5279/ATA5279C天线驱动器以其强大的驱动能力、丰富的功能和良好的性能，为多天线系统的设计提供了一个优秀的解决方案。在实际应用中，电子工程师需要根据具体的需求和设计要求，合理选择和使用该芯片，并注意相关的应用建议和参数规格，以确保系统的稳定性和可靠性。大家在使用这款芯片的过程中，有没有遇到过什么特别的问题或者有什么独特的设计思路呢？欢迎在评论区分享交流。