ZHCSSD2 july   2023 AFE539F1-Q1

PRODUCTION DATA  

  1.   1
  2. 特性
  3. 应用
  4. 说明
  5. 修订历史记录
  6. 引脚配置和功能
  7. 规格
    1. 6.1  绝对最大额定值
    2. 6.2  ESD 等级
    3. 6.3  建议运行条件
    4. 6.4  热性能信息
    5. 6.5  电气特性:ADC 输入
    6. 6.6  电气特性:通用
    7. 6.7  时序要求:I2C 标准模式
    8. 6.8  时序要求:I2C 快速模式
    9. 6.9  时序要求:I2C 超快速模式
    10. 6.10 时序要求:SPI 写入操作
    11. 6.11 时序要求:SPI 读取和菊花链操作 (FSDO = 0)
    12. 6.12 时序要求:SPI 读取和菊花链操作 (FSDO = 1)
    13. 6.13 时序要求:PWM 输出
    14. 6.14 时序图
    15. 6.15 典型特性
  8. 详细说明
    1. 7.1 概述
    2. 7.2 功能方框图
    3. 7.3 特性说明
      1. 7.3.1 智能模拟前端 (AFE) 架构
      2. 7.3.2 编程接口
      3. 7.3.3 非易失性存储器 (NVM)
        1. 7.3.3.1 NVM 循环冗余校验 (CRC)
          1. 7.3.3.1.1 NVM-CRC-FAIL-USER 位
          2. 7.3.3.1.2 NVM-CRC-FAIL-INT 位
      4. 7.3.4 上电复位 (POR)
      5. 7.3.5 外部复位
      6. 7.3.6 寄存器映射锁定
    4. 7.4 器件功能模式
      1. 7.4.1 模数转换器 (ADC) 模式
        1. 7.4.1.1 电压基准选择
          1. 7.4.1.1.1 电源作为基准
          2. 7.4.1.1.2 内部基准
          3. 7.4.1.1.3 外部基准
      2. 7.4.2 脉宽调制 (PWM) 模式
      3. 7.4.3 恒定功率耗散控制
    5. 7.5 编程
      1. 7.5.1 SPI 编程模式
      2. 7.5.2 I2C 编程模式
        1. 7.5.2.1 F/S 模式协议
        2. 7.5.2.2 I2C 更新序列
          1. 7.5.2.2.1 地址字节
          2. 7.5.2.2.2 命令字节
        3. 7.5.2.3 I2C 读取序列
    6. 7.6 寄存器映射
      1. 7.6.1  NOP 寄存器(地址 = 00h)[复位 = 0000h]
      2. 7.6.2  REF-GAIN-CONFIG 寄存器(地址 = 15h)[复位 = 0401h]
      3. 7.6.3  COMMON-CONFIG 寄存器(地址 = 1Fh)[复位 = 13FFh]
      4. 7.6.4  COMMON-TRIGGER 寄存器(地址 = 20h)[复位 = 0000h]
      5. 7.6.5  COMMON-PWM-TRIG 寄存器(地址 = 21h)[复位 = 0001h]
      6. 7.6.6  GENERAL-STATUS 寄存器(地址 = 22h)[复位 = 00h、DEVICE-ID、VERSION-ID]
      7. 7.6.7  INTERFACE-CONFIG 寄存器(地址 = 26h)[复位 = 0000h]
      8. 7.6.8  STATE-MACHINE-CONFIG0 寄存器(地址 = 27h)[复位 = 0003h]
      9. 7.6.9  SRAM-CONFIG 寄存器(地址 = 2Bh)[复位 = 0000h]
      10. 7.6.10 SRAM-DATA 寄存器(地址 = 2Ch)[复位 = 0000h]
      11. 7.6.11 MAX-OUTPUT 寄存器(SRAM 地址 = 20h)[RESET = 007Fh]
      12. 7.6.12 MIN-OUTPUT 寄存器(SRAM 地址 = 21h)[复位 = 0000h]
      13. 7.6.13 FUNCTION-COEFFICIENT 寄存器(SRAM 地址 = 22h)[复位 = 01F4h]
      14. 7.6.14 PWM-FREQUENCY 寄存器(SRAM 地址 = 23h)[复位 = 000Bh]
  9. 应用和实施
    1. 8.1 应用信息
    2. 8.2 典型应用
      1. 8.2.1 设计要求
      2. 8.2.2 详细设计过程
      3. 8.2.3 应用曲线
    3. 8.3 电源相关建议
    4. 8.4 布局
      1. 8.4.1 布局指南
      2. 8.4.2 布局示例
  10. 器件和文档支持
    1. 9.1 接收文档更新通知
    2. 9.2 支持资源
    3. 9.3 商标
    4. 9.4 静电放电警告
    5. 9.5 术语表
  11. 10机械、封装和可订购信息

封装选项

机械数据 (封装 | 引脚)
散热焊盘机械数据 (封装 | 引脚)
订购信息

详细设计过程

使用 表 7-1,以 VDD (5V) 作为增益为 1× 的基准,实现 (VDD/3) = 1.67V 的输入范围。在 48V 总线电压和 1.67V ADC 输入范围下,所需的外部衰减为 28.74。因此,衰减电阻可以选择为 RA = 100kΩ 和 RB = 3.6kΩ。为了将功率耗散限制在 50W,有效负载电阻 (RL-eff) 计算为 (VBUS2/P) = 46.08Ω。这意味着需要 (RL/RL-eff) = 10.85% 的最小占空比。在 7 位标度中,10.85% 对应于 13.89d。使用 方程式 4,可计算出所需的函数系数 K 为 443.6d (0x01BC)。

方程式 4. K = D M I N × A D C - D A T A M A X 2 2 15

PWM 输出引脚是一个开漏输出。必须使用外部电阻,将 PWM 输出引脚上拉至所需的 IO 电压。PWM 频率在 PWM-FREQUENCY SRAM 位置进行设置 (SRAM: 0x23)。表 7-2 定义了每个可用频率的代码。此示例使用 3.052kHz 的 PWM 频率。在 MAX-OUTPUT 和 MIN-OUTPUT SRAM 位置设置最大和最小 PWM 占空比限值。PWM 占空比输出通过一个 7 位代码进行配置。最大代码为 127d。127d 会将 PWM 占空比设置为 100%。表 7-3 提供了有关 AFE539F1-Q1 中 PWM 占空比计算的更多详细信息。

按照以下指导原则在 AFE539F1-Q1 上设置寄存器:

  • 将 VREF/MODE 引脚设置为低电平,为编程模式启用数字引脚。
  • 通过向 STATE-MACHINE-CONFIG0 寄存器写入 0 可在更新应用参数之前停止状态机。
  • 如果 PWM 发生器已在运行,请在 PWM 频率更改生效之前停止 PWM 发生器。将 0 写入 COMMON-PWM-TRIG 寄存器 (0x21) 中的 START-FUNCTION 字段,可停止 PWM 发生器。在启用状态机后,PWM 发生器会自动启动。
  • 设置表 8-2 中所示的所有应用参数。使用这些位置将设置保存在 NVM 中。
  • 在 REF-GAIN-CONFIG 寄存器中配置 ADC 的基准。
  • 使用 COMMON-CONFIG 寄存器为 ADC 通道上电。
  • 通过向 STATE-MACHINE-CONFIG0 写入 0x3 以启动状态机。
  • 通过将 COMMON-TRIGGER 寄存器 (0x20) 中的 NVM-PROG 位设置为 1 来触发 NVM 写操作。
  • 将 VREF/MODE 引脚设置为高电平,为独立模式启用数字引脚。这是在数字引脚上看到 PWM 输出所必需的。

表 8-2 应用参数
寄存器字段名称 地址[字段] 地址位置
MAX-OUTPUT 0x20[6:0] SRAM
MIN-OUTPUT 0x21[6:0] SRAM
FUNCTION-COEFFICIENT 0x22[15:0] SRAM
PWM-FREQUENCY 0x23[4:0] SRAM
REF-GAIN-CONFIG 0x15[12:10][4:0] 寄存器
COMMON-CONFIG 0x1F[15:0] 寄存器
STATE-MACHINE-CONFIG0 0x27[2:0] 寄存器

以下是该应用示例的伪代码:

//SYNTAX: WRITE <REGISTER NAME(Hex Code)>, <MSB DATA>, <LSB DATA>
//Stop the state machine
WRITE STATE-MACHINE-CONFIG0(0x27), 0x00, 0x01
//Stop the PWM generator
WRITE COMMON-PWM-TRIG(0x21), 0x00, 0x00
//Set the PWM frequncy to 3.052 kHz 
WRITE PWM-FREQUENCY(SRAM 0x23), 0x00, 0x07
//Set the maximim and minimum PWM duty cycles
WRITE MAX-OUTPUT(SRAM 0x20), 0x00, 0x7F
WRITE MIN-OUTPUT(SRAM 0x21), 0x00, 0x00
//Set the function coefficient (K)
WRITE FUNCTION-COEFFICIENT(SRAM 0x22), 0x01, 0xBC
//Set the ADC reference to VDD (this is the device default) 
WRITE REF-GAIN-CONFIG(0x15), 0x04, 0x01
//Power on ADC 
WRITE COMMON-CONFIG(0x1F), 0x03, 0xFF
//Start the state machine
WRITE STATE-MACHINE-CONFIG0(0x27), 0x00, 0x03
//Save settings to NVM
WRITE COMMON-TRIGGER(0x20), 0x00, 0x02
//Pull the VREF/MODE pin high to enter standalone mode