TPS65219 集成了三个降压转换器。Buck1 能够支持高达 3.5A 的负载电流,Buck2/Buck3 能够支持高达 2A 的负载电流。这些降压转换器的输入电压范围为 2.5V 至 5.5V,可以直接连接到系统电源或另一个降压转换器的输出。输出电压可在 0.6V 至 3.4V 的范围内进行编程:在 1.4V 以下为 25mV 阶跃,1.4V 和 3.4V 之间为 100mV 阶跃。
- 处于 ACTIVE 状态的降压转换器的开/关状态由 ENABLE_CTRL 寄存器中的相应 BUCKx_EN 位控制。
- STBY 状态下的降压转换器的开/关状态由 STBY_1_CONFIG 寄存器中的相应 BUCKx_STBY_EN 位控制。
- 在 INITIALIZE 状态下,无论位如何设置,降压转换器都会关闭。
警告: 如果根本不使用降压稳压器,则 FB_Bx 引脚必须连接到 GND,并且 Lx_Bx 引脚必须保持悬空。
- 转换器活动可由序列发生器或通过 I2C 通信控制。
降压开关模式:
- 准固定频率模式
- 无论负载电流如何,这些转换器都可以在强制 PWM 模式下运行,也可以进入脉冲频率调制 (PFM) 模式以实现低负载电流。该模式由 MODE/STBY 引脚或 MODE/RESET 引脚控制(如果其中任何一个引脚配置为“MODE”),或通过向 MFP_1_CONFIG 寄存器中的 MODE_I2C_CTRL 位发出 I2C 命令来控制(请参阅“PWM/PFM 和低功耗模式 (MODE/STBY)”以及“PWM/PFM 和复位 (MODE/RESET)”部分中的引脚配置和 I2C 命令)。
警告: 用户不得更改 BUCK_FF_ENABLE!该位由制造商预先配置。
- 这些转换器可以单独进一步配置为高带宽模式,以实现最优瞬态响应或更低的带宽,从而更大限度地减小输出滤波电容。该选择由 GENERAL_CONFIG 寄存器中的 BUCKx_BW_SEL 位完成。仅当禁用此稳压器时,才能更改此位。请注意,高带宽使用案例对输出电容的要求更高!
- 如果 VSEL_SD/VSEL_DRR 通过 MFP_1_CONFIG 寄存器中的 VSEL_DDR_SD 位配置为“VSEL_DDR”,则可通过将 VSEL_SD/VSEL_DDR 引脚拉至高电平、低电平或将引脚保持悬空来控制 Buck3 的输出电压。这些设置支持 DDR3LV、DDR4 和 DDR4LV 电源电压,无需更改 EEPROM。
警告: VSEL_DDR 引脚需要进行硬接线,并且在运行期间不得更改。
- 降压转换器具有有源放电功能。可以在 DISCHARGE_CONFIG 寄存器中为每个电源轨单独禁用放电功能。如果启用了放电,只要禁用电源轨,该器件就会将输出放电至地电位。
- 在(从 INITIALIZE 状态或 STBY 状态)进入 ACTIVE 状态的某个序列之前,无论放电配置如何,该器件都会使禁用的电源轨放电,以避免出现预偏置输出。
- 如果通过 I2C 命令启用了电源轨,则不会强制执行有源放电,但仅当输出电压低于 SCG 阈值时才会启用电源轨。
- 该寄存器不受 EEPROM 支持,并且在器件进入 OFF 状态时复位。
- 处于 INITIALIZE 状态(在复位期间或 I2C-OFF 请求期间)时,不会复位放电配置。注意:如果禁用放电功能,则可能违反断电序列。
所有降压转换器均支持动态电压频率调节 (DVFS)。在运行期间可以更改输出电压,以便在 0.6V 至 1.4V 的较低输出电压范围内优化 SoC 工作点的工作电压。通过写入 BUCK1_VOUT、BUCK2_VOUT 或 BUCK3_VOUT 寄存器可控制电压变化。在 DVFS 引起的电压转换期间,无论放电配置如何,有源放电功能都会暂时启用。
输出电容要求
降压转换器需要足够的输出电容来实现稳定性。所需的最小和支持的最大电容取决于配置:
- 对于准固定频率、低带宽配置,需要最小 10µF 的电容、支持的最大总电容为 75µF
- 对于准固定频率、高带宽配置,需要最小 30µF 的电容、支持的最大总电容为 220µF
降压故障处理
- TPS65219 会检测降压转换器输出上的欠压。对欠压检测的反应取决于 INT_MASK_BUCKS 中 BUCKx_UV 位和 MASK_EFFECT 位的配置。如果未屏蔽,器件会设置 INT_SOURCE 寄存器中的 INT_BUCK_1_2_IS_SET 或 INT_BUCK_3_IS_SET 位,以及 INT_BUCK_1_2 或 INT_BUCK_3 寄存器中的 BUCKx_UV 位。
在电压转换(例如,当由 DVFS 引起的电压变化触发时)期间,该器件默认会将欠压检测消隐,并在电压转换完成时激活欠压检测。
如果器件在(从 INITIALIZE 或 STBY 状态)进入 ACTIVE 状态的序列期间检测到欠压且 UV 未被屏蔽,则断电序列会在当前时隙结束时开始。
如果器件在 ACTIVE 状态或 STBY 状态下检测到欠压且 UV 未被屏蔽,则断电序列会立即启动。OC 检测不可屏蔽。
- TPS65219 针对降压转换器输出提供逐周期电流限制。如果器件检测到过流持续 tDEGLITCH_OC_short 或 tDEGLITCH_OC_long(可通过 OC_DEGL_CONFIG 寄存器中的 EN_LONG_DEGL_FOR_OC_BUCKx 对每个电源轨分别配置;仅适用于上升沿),器件会在 INT_SOURCE 寄存器中设置 INT_BUCK_1_2_IS_SET 或 INT_BUCK_3_IS_SET 位,并在 INT_BUCK_1_2 或 INT_BUCK_3 寄存器中设置 BUCKx_OC 位(对于正过流)或 BUCKx_NEG_OC 位(对于负过流)。
在电压转换(例如,当由 DVFS 引发电压变化触发时)期间,过流检测被消隐,仅在电压转换完成时激活。
如果在(从 INITIALIZE 状态或 STBY 状态)进入 ACTIVE 状态的序列期间发生过流,器件会立即禁用受影响的电源轨并在当前时隙结束时启动断电序列。
如果在 ACTIVE 状态或 STBY 状态下发生过流,器件会立即禁用受影响的电源轨并启动断电序列。
OC 检测不可屏蔽,但抗尖峰脉冲时间是可配置的。强烈建议使用 tDEGLITCH_OC_short。长时间过流可能会加剧老化或增大恢复时过冲。
- TPS65219 会检测降压输出上的接地短路 (SCG) 故障。对 SCG 事件检测的反应是在 INT_SOURCE 寄存器中设置 INT_BUCK_1_2_IS_SET 位或 INT_BUCK_3_IS_SET 位,以及在 INT_BUCK_1_2 或 INT_BUCK_3 寄存器中设置 BUCKx_SCG 位。受影响的电源轨立即被禁用。该器件会定序关闭所有输出并转换至 INITIALIZE 状态。
SCG 检测不可屏蔽。
如果启用了某个电源轨,器件最初会消隐 SCG 检测,以允许该电源轨斜升到 SCG 阈值以上。
- TPS65219 会检测降压输出上的残余电压 (RV) 故障。对 RV 事件检测的反应是在 INT_SOURCE 寄存器中设置 INT_RV_IS_SET 位以及在 INT_RV 寄存器中设置 BUCKx_RV 位。RV 检测不可屏蔽,但可以通过 INT_MASK_WARM 寄存器中的 MASK_INT_FOR_RV 为所有电源轨全局配置 nINT 反应。不管屏蔽与否,都会设置 BUCKx_RV 标志,仅当 nINT 置为有效时才会设置 INT_RV_IS_SET 位。故障反应时间和潜在的状态转换取决于检测到残余电压时的情况:
- 如果器件在 INITIALIZE 状态下 ON 请求期间检测到残余电压,则会限制上电并保持在 INITIALIZE 状态。如果 RV 条件存在时间超过 4ms 至 5ms,器件会设置 BUCKx_RV 位。如果 RV 条件不再存在,器件会转换为 ACTIVE 状态。
- 如果器件在上电、ACTIVE_TO_STANDBY 或 STANDBY_TO_ACTIVE 序列期间检测到残余电压,则序列会中止,器件会断电。
- 如果在请求退出 STBY 状态期间,器件检测到在 STBY 状态期间被禁用的任何电源轨上的残余电压超过 80ms,器件会转换至 INITIALIZE 状态。如果该情况持续 4ms 至 5ms 但小于 80ms,则器件会设置 BUCKx_RV 位。
- 如果器件在上电、ACTIVE_TO_STANDBY 或 STANDBY_TO_ACTIVE 序列期间检测到残余电压,则序列会中止,器件会断电。
- 如果在 I2C 执行电源轨 EN 命令期间检测到残余电压,则会立即设置 BUCKx_RV 标志,但不会发生状态转换。
- 降压转换器有一个本地过热传感器。对温度警告的反应取决于 MASK_CONFIG 寄存器中相应 SENSOR_x_WARM_MASK 位以及 INT_MASK_BUCK 寄存器中 MASK_EFFECT 位的配置。如果传感器上的温度超过 TWARM_Rising 且未被屏蔽,器件会在 INT_SOURCE 寄存器中设置 INT_SYSTEM_IS_SET 位并在 INT_SYSTEM 寄存器中设置 SENSOR_x_WARM 位。如果传感器检测到温度超过 THOT_Rising,则转换器功率耗散和结温将超出安全工作值。器件会立即将所有有效输出断电,并在 INT_SOURCE 寄存器中设置 INT_SYSTEM_IS_SET 位并在 INT_SYSTEM 寄存器中设置 SENSOR_x_HOT 位。一旦温度降至 TWARM_Falling 阈值以下(或在 T_WARM 被屏蔽的情况下低于 THOT_Falling 阈值),TPS65219 便会自动恢复。_HOT 位保持设置状态并需要通过写入“1”来清零。HOT 检测不可屏蔽。
警告: 降压转换器只能提供高达相应电流限制的输出电流,包括在启动期间。根据流入滤波器和负载电容的充电电流,器件可能无法在斜坡期间将全部输出电流驱动至负载。根据经验,对于超过 50μF 的总负载电容,负载电流不得超过额定输出电流的 25%。该限制同样适用于输出电压的动态变化。
警告: TPS65219 不会提供差分反馈引脚。该器件不支持遥感。由于单端布线易受噪声影响,必须尽可能短,从而直接连接到输出滤波器。
表 7-1 BUCK 输出电压设置
BUCKx_VSET [十进制] |
BUCKx_VSET [二进制] |
BUCKx_VSET [十六进制] |
VOUT(Buck1、Buck2 和 Buck3)[V] |
0 |
000000 |
00 |
0.600 |
1 |
000001 |
01 |
0.625 |
2 |
000010 |
02 |
0.650 |
3 |
000011 |
03 |
0.675 |
4 |
000100 |
04 |
0.700 |
5 |
000101 |
05 |
0.725 |
6 |
000110 |
06 |
0.750 |
7 |
000111 |
07 |
0.775 |
8 |
001000 |
08 |
0.800 |
9 |
001001 |
09 |
0.825 |
10 |
001010 |
0A |
0.850 |
11 |
001011 |
0B |
0.875 |
12 |
001100 |
0C |
0.900 |
13 |
001101 |
0D |
0.925 |
14 |
001110 |
0E |
0.950 |
15 |
001111 |
0F |
0.975 |
16 |
010000 |
10 |
1.000 |
17 |
010001 |
11 |
1.025 |
18 |
010010 |
12 |
1.050 |
19 |
010011 |
13 |
1.075 |
20 |
010100 |
14 |
1.100 |
21 |
010101 |
15 |
1.125 |
22 |
010110 |
16 |
1.150 |
23 |
010111 |
17 |
1.175 |
24 |
011000 |
18 |
1.200 |
25 |
011001 |
19 |
1.225 |
26 |
011010 |
1A |
1.250 |
27 |
011011 |
1B |
1.275 |
28 |
011100 |
1C |
1.300 |
29 |
011101 |
1D |
1.325 |
30 |
011110 |
1E |
1.350 |
31 |
011111 |
1F |
1.375 |
32 |
100000 |
20 |
1.400 |
33 |
100001 |
21 |
1.500 |
34 |
100010 |
22 |
1.600 |
35 |
100011 |
23 |
1.700 |
36 |
100100 |
24 |
1.800 |
37 |
100101 |
25 |
1.900 |
38 |
100110 |
26 |
2.000 |
39 |
100111 |
27 |
2.100 |
40 |
101000 |
28 |
2.200 |
41 |
101001 |
29 |
2.300 |
42 |
101010 |
2A |
2.400 |
43 |
101011 |
2B |
2.500 |
44 |
101100 |
2C |
2.600 |
45 |
101101 |
2D |
2.700 |
46 |
101110 |
2E |
2.800 |
47 |
101111 |
2F |
2.900 |
48 |
110000 |
30 |
3.000 |
49 |
110001 |
31 |
3.100 |
50 |
110010 |
32 |
3.200 |
51 |
110011 |
33 |
3.300 |
52 |
110100 |
34 |
3.400 |
53 |
110101 |
35 |
3.400 |
54 |
110110 |
36 |
3.400 |
55 |
110111 |
37 |
3.400 |
56 |
111000 |
38 |
3.400 |
57 |
111001 |
39 |
3.400 |
58 |
111010 |
3A |
3.400 |
59 |
111011 |
3B |
3.400 |
60 |
111100 |
3C |
3.400 |
61 |
111101 |
3D |
3.400 |
62 |
111110 |
3E |
3.400 |
63 |
111111 |
3F |
3.400 |