深入解析FXLA104：低电压双电源4位电压转换器

在电子设计领域，电压转换器是不可或缺的组件，它们能够在不同电压系统之间实现信号的有效转换。今天，我们将深入探讨ON Semiconductor的FXLA104低电压双电源4位电压转换器，了解其特性、参数以及设计要点。

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一、产品概述

FXLA104是一款低电压双电源4位电压转换器，适用于多种电子设备中不同电压域之间的信号转换。它具有独特的I/O架构，为终端用户带来了诸多优势，如自动方向检测、驱动电容负载和低功耗等特性。

二、引脚配置与定义

引脚配置

FXLA104提供了16引脚UMLP和12引脚UMLP两种封装形式，其引脚配置图如下：

• 图1：16引脚UMLP（顶视图）
• 图2：12引脚UMLP（顶视图）

引脚定义

16 Pin #	12 Pin #	名称	描述
1	3	A0	A侧输入或三态输出
2	4	A1	A侧输入或三态输出
3	5	A2	A侧输入或三态输出
4	6	A3	A侧输入或三态输出
5	-	NC	无连接
6,7	7	GND	接地
8	8	/OE	输出使能输入
9	9	B3	B侧输入或三态输出
10	10	B2	B侧输入或三态输出
11	11	B1	B侧输入或三态输出
12	12	B0	B侧输入或三态输出
13	1	VCCB	B侧电源
14,15	-	NC	无连接
16	2	VCCA	A侧电源

三、功能特性

功能表

控制输出 /OE	逻辑电平	操作状态
LOW	低逻辑电平	正常操作
HIGH	高逻辑电平	三态

I/O架构优势

1. 自动方向检测：无需外部方向引脚，I/O架构可检测两侧的输入转换，并自动将数据传输到相应的输出。例如，在某一通道中，若A和B侧均处于静态低电平，方向确定为A→B，当B端口发生LH转换时，内部I/O架构会自动将方向从A→B更改为B→A。
2. 驱动电容负载：在“动态模式”（HL/LH转换）期间，自动切换到更高电流驱动模式，通过强输出驱动器与弱输出驱动器并行驱动输出通道。大约10ns - 50ns的典型延迟后，强驱动器关闭，仅保留弱驱动器（即“总线保持”）来维持通道的逻辑状态。
3. 低功耗：在“静态模式”（无转换）期间，自动切换到低功耗模式，通常ICC < 5μA，有效降低了功耗。

四、电气参数

绝对最大额定值

符号	参数	条件	最小值	最大值	单位
VCC	电源电压	VCCA	-0.5	4.6	V
		VCCB	-0.5	4.6	V
VI	直流输入电压	I/O端口A和B	-0.5	4.6	V
		控制输入 (/OE)	-0.5	4.6	V
VO	输出电压	输出三态	-0.5	4.6	V
		输出有效 (An)	-0.5	VCCA + 0.5	V
		输出有效 (Bn)	-0.5	VCCB + 0.5	V
IIK	直流输入二极管电流	VIN < 0V	-	-50	mA
IOK	直流输出二极管电流	VO < 0V	-	-50	mA
		VO > VCC	-	+50	mA
IOH/IOL	直流输出源/灌电流	-	-50	+50	mA
ICC	直流VCC或接地电流（每个电源引脚）	-	-	±100	mA
TSTG	存储温度范围	-	-65	+150	°C
PD	功耗	-	-	17	mW
ESD	静电放电能力	人体模型 (per JESD22 - A114 & Mil Std 883e 3015.7)	-	8	kV
		充电设备模型 (per ESD STM 5.3)	-	2	kV

推荐工作条件

符号	参数	条件	最小值	最大值	单位
VCC	电源	工作VCCA或VCCB	1.1	3.6	V
VIN	输入电压	端口A和B	0	3.6	V
		控制输入 (/OE)	0	VCCA	V
TA	工作温度，自由空气	-	-40	+85	°C
dt/dV	最小输入边沿速率	VCCA/B = 1.1 to 3.6V	-	10	ns/V
ΘJA	热阻：结到环境	UMLP - 16	-	315	°C/W
		UMLP - 12	-	300	°C/W
ΘJC	热阻：结到外壳	UMLP - 16	-	155	°C/W
		UMLP - 12	-	165	°C/W

DC电气特性

DC电气特性表详细列出了不同VCCA和VCCB电压下的输入输出电压、电流等参数，如高电平输入电压（VIHA、VIHB）、低电平输入电压（VILA、VILB）、高电平输出电压（VOHA、VOHB）、低电平输出电压（VOLA、VOLB）等。这些参数对于设计人员了解器件在不同工作条件下的性能至关重要。

动态输出电气特性

动态输出电气特性给出了在不同VCCA和VCCB电压下，A端口和B端口的输出上升时间（t rise）、输出下降时间（t fall）、动态输出高电流（IOHD）和动态输出低电流（IOLD）等参数。需要注意的是，这些动态输出特性是有保证的，但不进行测试。

AC特性

AC特性表列出了不同VCCA和VCCB电压下的传输延迟时间（tPLH、tPHL）、/OE到A和B的使能时间（tPZL、tPZH）以及输出信号的偏斜时间（tSKEW）等参数。偏斜时间是指同一端口上输出信号之间的传播延迟变化，仅适用于具有相同极性（LOW - to - HIGH或HIGH - to - LOW）的输出信号。

五、电源上电/下电序列

FXL转换器的优势在于可以先对任意一个VCC上电。当任一VCC为0V时，输出处于高阻抗状态。控制输入 (/OE) 设计为跟踪VCCA电源，为确保在上电或下电期间不会发生总线争用、过大电流或振荡，应使用上拉电阻将/OE连接到VCCA。上拉电阻的大小取决于驱动/OE引脚的器件的灌电流能力。

推荐上电序列

1. 对第一个VCC施加电源。
2. 对第二个VCC施加电源。
3. 将/OE输入驱动为LOW以启用器件。

推荐下电序列

1. 将/OE输入驱动为HIGH以禁用器件。
2. 移除任一VCC的电源。
3. 移除另一个VCC的电源。

六、上拉/下拉电阻

不建议使用上拉或下拉电阻，因为该器件具有总线保持电路。上拉或下拉电阻可能会干扰输出状态，通过这些电阻的电流可能会超过总线保持驱动电流（II(HOLD)和/或II(OD)），导致数据转换和/或自动方向检测失败。总线保持功能消除了对额外电阻的需求。

七、测试信息

文档中还提供了测试电路图、测试条件、负载条件以及波形图等信息，这些内容对于验证FXLA104的性能和特性非常有帮助。例如，测试电路用于模拟实际工作环境，测试条件和负载条件规定了测试时的电压、电容等参数，波形图则直观地展示了信号的变化情况。

八、总结

FXLA104低电压双电源4位电压转换器以其独特的I/O架构、丰富的电气参数和合理的电源管理设计，为电子工程师在不同电压域之间的信号转换提供了一个可靠的解决方案。在实际设计中，工程师需要根据具体的应用需求，仔细考虑其电气参数、电源上电/下电序列以及测试要求，以确保器件能够正常工作并满足系统的性能要求。你在使用类似电压转换器的过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验。