ZHCABO0 February 2022 TPS1HC100-Q1
表 3-1 描述了用于構(gòu)建 TPS1HC100 配電板的集成電路，并簡要介紹了它們的用途。
| 器件型號 | 數(shù)量 | 用途 |
|---|---|---|
| TPS1HC100-Q1 | 8 | 用于 2A 最大負(fù)載的高側(cè)開關(guān)，每個 |
| TPL0102 | 8 | 為每個 TPS1HC100-Q1 設(shè)置唯一的 RSNS、RILIM |
| TCA9539-Q1 | 1 | IO 擴(kuò)展，控制每個 TPS1HC100-Q1 的 DIA_EN、LATCH |
| TPS629210-Q1 | 1 | 將電池電壓轉(zhuǎn)換為 3.3V 系統(tǒng) VDD |
TP1HC100 配電模塊由 4-2oz 銅層構(gòu)成，具有 FR4 內(nèi)核和 PP-006 半固化片。選擇 2oz 銅以減少電源路徑（VBB 和 GND）中的電流擁擠效應(yīng)。GND 被構(gòu)造為內(nèi)部平面層，以便于布線和電流分配，而 VBB 在頂層和底層被布線為多邊形以最大限度地減小路徑阻抗。GND 和 VBB 信號都利用過孔拼接來緩解層更改期間的瓶頸。另一個內(nèi)層專門用作 VDD 的平面，以減輕布線限制。最后，頂層主要是一個低電流信號層，用于將 IO 信號從 CC2652R7 LaunchPad 扇出到外圍 IC。隨著頂層空間變得有限，額外的低功耗信號通路被移至 VDD 平面和底層。IC_GND 以多邊形覆銅的形式在頂層布線，以提供熱質(zhì)量來散發(fā)每個 TPS1HC100 器件產(chǎn)生的熱量。
配電模塊上共有 18 個集成電路。8-TPS1HC100-Q1 用于驅(qū)動 8 個負(fù)載，每個負(fù)載具有高達(dá) 2A 的直流電流。每個 TPS1HC100-Q1 都與一個支持 TPL0102 2CH I2C 的數(shù)字電位器配對。8 個 TPL0102 中的每一個都用于設(shè)置 RSNS 和 RILIM，以代替分立式電阻。這樣就可以在給定通道需要新負(fù)載的情況下使用軟件可控電阻。RSNS 和 RILIM 可以在軟件中調(diào)整大小以更適合所應(yīng)用的任何負(fù)載。TPL0102 有 3 個地址引腳，以避免 I2C 總線上的地址沖突。放置了一個 TCA9539-Q1 I2C-GPIO 擴(kuò)展器以在 CC2652R7Launchpad 和每個 TPS1HC100-Q1 之間提供額外的數(shù)字 IO。TCA9539-Q1 通過 I2C 總線進(jìn)行通信以設(shè)置或讀取其 16 個 IO 引腳中的任何一個。在這種情況下，所有 IO 引腳都設(shè)置為輸出，以控制每個通道的 DIAG_EN 和 LATCH 引腳。這些引腳通常沒有嚴(yán)格的時序要求，因此發(fā)送 I2C 事務(wù)的時間不會顯著影響系統(tǒng)性能。相比之下，EN 引腳直接連接到 LaunchPad，以實(shí)現(xiàn)更精確的時序/PWM 控制。
最后，使用 TPS629210-Q1 1A 可調(diào)節(jié) VOUT 降壓轉(zhuǎn)換器為 TCA9539-Q1、8-TPL0102 和 CC2652R7 LaunchPad 提供 3.3V 電壓。在線性穩(wěn)壓器上選擇了降壓轉(zhuǎn)換器，以降低電壓轉(zhuǎn)換中的損耗。例如，系統(tǒng)的空閑電流消耗為 30mA。假設(shè) TPS629210-Q1 的效率為 90%，PLOSS = PIN-POUT = PIN-0.9*PIN ... PLOSS = 0.1*PIN = 0.1*(12V*0.03A) = 36mW。將此結(jié)果與 LDO 進(jìn)行對比，其中功率可近似為 PLOSS = (VIN-VOUT)*IIN = (12V-3.3V)*.03A = 261mW。
TPS1HC100-Q1 直接由汽車電池/直流電源供電。所有其他 IC 和啟動板通過 TPS269210-Q1 3.3V 輸出接收電力。該輸出電平還決定了系統(tǒng)中的邏輯電平和 FLT 電壓電平。TI LaunchPad 配有 2 組 100mil 接頭。TPS1HC100 配電模塊上放置了一組相匹配的接頭，以為發(fā)送給/來自每塊板的所有信號創(chuàng)建一個干凈的接口。每個 TPS1HC100-Q1 和 CC2652R7 LaunchPad 之間必須傳遞五個信號 – EN、DIAG_EN、LATCH、FLT 和 SNS。各信號之間的接口如下：
EN 和 FLT 直接連接到 LaunchPad，因?yàn)檫@些信號對時間要求極為嚴(yán)格。例如，用戶可能希望使用脈沖寬度調(diào)制的 EN 信號來控制其負(fù)載，這在 I2C 總線上無法實(shí)現(xiàn)。此外，F(xiàn)LT 可用于觸發(fā)中斷。使用 uC 上的數(shù)字邊緣而不是 I2C 事務(wù)進(jìn)行檢測速度會更快。最后，將 SNS 連接到 ADC 輸入，因?yàn)樗悄M信號