ZHCSR20A November   2023  – June 2024 TPS6522005-EP

PRODUCTION DATA  

  1.   1
  2. 特性
  3. 应用
  4. 说明
  5. 引脚配置和功能
  6. 规格
    1. 5.1  绝对最大额定值
    2. 5.2  ESD 等级
    3. 5.3  建议运行条件
    4. 5.4  热性能信息
    5. 5.5  系统控制阈值
    6. 5.6  BUCK1 转换器
    7. 5.7  BUCK2、BUCK3 转换器
    8. 5.8  通用 LDO(LDO1、LDO2)
    9. 5.9  通用 LDO(LDO3、LDO4)
    10. 5.10 GPIO 和多功能引脚(EN/PB/VSENSE、nRSTOUT、nINT、GPO1、GPO2、GPIO、MODE/RESET、MODE/STBY、VSEL_SD/VSEL_DDR)
    11. 5.11 电压和温度监测器
    12. 5.12 I2C 接口
    13. 5.13 典型特性
  7. 详细说明
    1. 6.1 概述
    2. 6.2 功能方框图
    3. 6.3 特性说明
      1. 6.3.1  上电时序
      2. 6.3.2  下电时序
      3. 6.3.3  按钮和使能输入 (EN/PB/VSENSE)
      4. 6.3.4  复位到 SoC (nRSTOUT)
      5. 6.3.5  降压转换器(Buck1、Buck2 和 Buck3)
        1. 6.3.5.1 双随机展频 (DRSS)
      6. 6.3.6  线性稳压器(LDO1 至 LDO4)
      7. 6.3.7  中断引脚 (nINT)
      8. 6.3.8  PWM/PFM 和低功耗模式 (MODE/STBY)
      9. 6.3.9  PWM/PFM 和复位 (MODE/RESET)
      10. 6.3.10 电压选择引脚 (VSEL_SD/VSEL_DDR)
      11. 6.3.11 通用输入或输出(GPO1、GPO2 和 GPIO)
      12. 6.3.12 与 I2C 兼容的接口
        1. 6.3.12.1 数据有效性
        2. 6.3.12.2 启动和停止条件
        3. 6.3.12.3 传输数据
    4. 6.4 器件功能模式
      1. 6.4.1 运行模式
        1. 6.4.1.1 OFF 状态
        2. 6.4.1.2 INITIALIZE 状态
        3. 6.4.1.3 运行状态
        4. 6.4.1.4 STBY 状态
        5. 6.4.1.5 故障处理
    5. 6.5 多 PMIC 运行
    6. 6.6 NVM 编程
      1. 6.6.1 TPS6522005-EP 默认 NVM 设置
      2. 6.6.2 初始化状态下的 NVM 编程
      3. 6.6.3 运行状态下的 NVM 编程
    7. 6.7 用户寄存器
    8. 6.8 器件寄存器
  8. 应用和实施
    1. 7.1 应用信息
    2. 7.2 典型应用
      1. 7.2.1 典型应用示例
      2. 7.2.2 设计要求
      3. 7.2.3 详细设计过程
        1. 7.2.3.1 Buck1、Buck2、Buck3 设计过程
        2. 7.2.3.2 LDO1、LDO2 设计过程
        3. 7.2.3.3 LDO3、LDO4 设计过程
        4. 7.2.3.4 VSYS、VDD1P8
        5. 7.2.3.5 数字信号设计过程
      4. 7.2.4 应用曲线
    3. 7.3 电源相关建议
    4. 7.4 布局
      1. 7.4.1 布局指南
      2. 7.4.2 布局示例
  9. 器件和文档支持
    1. 8.1 接收文档更新通知
    2. 8.2 支持资源
    3. 8.3 商标
    4. 8.4 静电放电警告
    5. 8.5 术语表
  10. 修订历史记录
  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

故障处理

可检测的故障

TPS6522005-EP 提供各种故障检测。默认情况下,所有这些故障都会导致定序关断。其中一些是可屏蔽的,并且对已屏蔽故障的反应是可配置的。

该器件在电源电压 (VSYS) 和内部电源电压 (VDD1P8) 上提供以下故障检测:

  • VSYS 上的欠压,导致转换到 OFF 状态或门控启动
  • VSYS 上的过压保护,导致转换到 OFF 状态
  • 内部 1.8V 电源 (VDD1P8) 上的欠压或过压,导致转换到 OFF 状态或门控启动。

这些故障均不可屏蔽。

TPS6522005-EP 在降压和 LDO 输出端提供以下故障检测:

  • 欠压检测 (UV)
  • 过流检测 (OC),达到正电流限值和(对于降压转换器)负电流限值时触发
  • 接地短路检测 (SCG)
  • 温度警告 (WARM) 和热关断 (TSD / HOT)
  • 残余电压 (RV) 和残余电压 - 关断 (RV_SD)
  • 超时 (TO)
SCG、OC、HOT、RV_SD 和 TO 不可屏蔽。如果出现以上任一情况,器件会断电。每个稳压器的正负电流限值共用同一掩码位。

对 UV、RV 和 WARM 故障的反应是可配置的。如果未屏蔽,故障会触发定序关断。可以在 INT_MASK_BUCKS、INT_MASK_LDOS 和 INT_MASK_WARM 寄存器中为每个稳压器单独屏蔽 UV、RV 和 WARM。在发生屏蔽故障的情况下不会进行状态转换。可以通过 MASK_CONFIG 寄存器中的 MASK_EFFECT 位全局配置是否设置了位以及 nINT 是否拉至低电平。每个稳压器的正负电流限值共用同一掩码位。

  • 00b = 无状态变化,无 nINT 反应,未设置位
  • 01b = 无状态变化,无 nINT 反应,设置了位
  • 10b = 无状态变化,nINT 反应,设置了位(与 11b 相同)
  • 11b = 无状态变化,nINT 反应,设置了位(与 10b 相同)

对于任何与关断条件对应的故障,故障位将保持有效状态,直到通过 I2C 执行 W1C(写 1 清除)操作(假设故障不再存在)。如果出现关断故障,则无需更新 ON 请求。如果只要 EN/VSENSE 仍为高电平并且无需按下按钮即可重新启动,故障就不再存在,那么该器件会自动执行上电序列。

对于任何非关断条件的故障(例如,因为故障被屏蔽),该位在进入 INITIALIZE 状态时被清除。

热警告和热关断

有两个热阈值:热警告 (WARM) 和热关断 (TSD / HOT)。

  • 热警告,WARM 阈值:
  • 如果温度超过 TWARM_Rising 阈值,则会设置 SENSOR_x_WARM 位并且 PMIC 会定序关闭(除非被屏蔽)。
  • 如果温度降至 TWARM_Falling 阈值以下,器件将再次上电,并且没有新的 Push-button-ON_Request。在 EN 或 VSENSE 配置中,ON 请求仍必须有效才能转换为 ACTIVE 状态。
  • 如果温度超过 TWARM_Rising 阈值,但设置了 SENSOR_x_WARM_MASK 位,PMIC 仍处于 ACTIVE 状态。故障报告由 MASK_EFFECT 位配置。处理器决定是定序关断还是控制正在运行的应用程序,从而降低功耗并有望避免热关断情况。
  • 热关断,HOT 阈值,在 WARM 阈值被屏蔽时适用:
  • 如果温度超过 THOT_Rising 阈值,则会设置 SENSOR_x_HOT 位,并且 PMIC 会立即关断所有电源轨。这种关断是同时进行,而不是按时序进行。
  • 如果所有传感器都屏蔽了 WARM 检测(设置了所有 SENSOR_x_WARM_MASK 位),那么一旦温度降至 THOT_Falling 阈值以下,PMIC 即会重新上电,前提是存在有效的 ON 请求。
  • 如果其中任一传感器未屏蔽 WARM 检测,那么一旦温度降至 TWARM_Falling 阈值以下,PMIC 即会重新上电,并且没有新的 Push-button-ON_Request。在 EN 或 VSENSE 配置中,ON 请求仍必须有效才能转换为 ACTIVE 状态。

残余电压

系统会在各种情况下执行残余电压检查:在启动 INITIALIZE 到 ACTIVE 转换之前以及电源轨启用前的任何时间,无论在序列期间、通过 I2C 命令还是在 STBY 到 ACTIVE 转换期间。序列期间还会执行 RV 检查,以检测应被禁用的电源轨是否被另一电源轨上拉。RV 故障的处理取决于故障发生时的情况:

  • INITIALIZE 转换到 ACTIVE:
    • 如果在执行序列之前检测到残余电压超过 4ms 至 5ms,则会在 INT_SOURCE 寄存器中设置 INT_RV_IS_SET 位,以及在 INT_RV 寄存器中设置 LDOx_RV 或 BUCKx_RV 位,即使稍后放电成功并执行 ON 请求,也保持置位状态。
    • 如果在序列期间检测到残余电压,则会构成关断故障:器件在时隙持续时间结束时启动断电序列。该器件会在 INT_SOURCE 寄存器中设置 INT_TIMEOUT_RV_SD_IS_SET 位,并在 INT_TIMEOUT_RV_SD 寄存器中设置 LDOx_RV_SD 或 BUCKx_RV_SD 位以及 TIMEOUT 位。
  • ACTIVE 转换到 STBY:
    • 如果启用了有源放电并且在断电时隙持续时间的八倍后检测到残余电压,则会构成关断故障:器件会在时隙结束时定序关断。该器件会在 INT_SOURCE 寄存器中设置 INT_TIMEOUT_RV_SD_IS_SET 位,并在 INT_TIMEOUT_RV_SD 寄存器中设置 LDOx_RV_SD 或 BUCKx_RV_SD 位以及 TIMEOUT 位。
    • 如果在序列期间检测到残余电压,则会构成关断故障:器件会在时隙持续时间结束时定序关断,并在 INT_SOURCE 寄存器中设置 INT_TIMEOUT_RV_SD_IS_SET 位,以及在 INT_TIMEOUT_RV_SD 寄存器中设置 LDOx_RV_SD 或 BUCKx_RV_SD 位。
  • STBY 转换到 ACTIVE:
    • 如果在执行序列之前检测到残余电压超过 4ms 至 5ms,则器件会在 INT_SOURCE 寄存器中设置 INT_RV_IS_SET 位,并在 INT_RV 寄存器中设置 LDOx_RV 或 BUCKx_RV 位。即使在超时到期之前放电成功并且执行 STBY 转换到 ACTIVE 序列,该位也会保持设置状态。
    • 如果在执行序列之前检测到残余电压超过 80ms,则会构成关断故障:器件会定序关断,并在 INT_SOURCE 寄存器中设置 INT_TIMEOUT_RV_SD_IS_SET 位,以及在 INT_TIMEOUT_RV_SD 寄存器中设置 LDOx_RV_SD 或 BUCKx_RV_SD 位。此外,器件还会在 INT_TIMEOUT_RV_SD 寄存器中设置 TIMEOUT 位。
    • 如果在序列期间检测到残余电压,则会构成关断故障:器件会在时隙持续时间结束时定序关断,并在 INT_SOURCE 寄存器中设置 INT_TIMEOUT_RV_SD_IS_SET 位,以及在 INT_TIMEOUT_RV_SD 寄存器中设置 LDOx_RV_SD 或 BUCKx_RV_SD 位。在这种情况下,不设置 TIMEOUT 位。
  • ACTIVE 转换到 INITIALIZE 或 STBY 转换到 INITIALIZE
    • 如果在相应电源轨的断电时隙持续时间结束时检测到残余电压,则会在长达八个时隙持续时间内限制后续电源轨的禁用,但无论残余电压如何,电源序列都会继续。在这种情况下,不会设置任何位。
  • RV 位的屏蔽
    • 在残余电压检测情形中,nINT 引脚反应可以通过 MASK_CONFIG 寄存器中的 BUCKx_RV 位或 MASK_INT_FOR_RV 位进行屏蔽。
    • 在残余电压检测情形中,位和关断故障反应都不可通过 LDOx_RV_SD 或 BUCKx_RV_SD 位进行屏蔽。
  • Timeout
    • 如果残余电压不能及时放电,则会发生超时。设置 INT_TIMEOUT_RV_SD 寄存器中的 TIMEOUT 位。详情请参见上文。
注: 如果禁用了电源轨上的有源放电,则时隙持续时间内该电源轨无法成功放电不会限制后续电源轨的禁用。

在断电期间,该器件不会为具有禁用放电功能的电源轨设置 RV 位或 RV_SD 位。

警告: 对于检测到的每个关断故障,无论是在序列之前(由于放电不成功)、在上电序列期间还是在 ACTIVE 或 STBY 状态下,重试计数器(POWER_UP_STATUS_REG 寄存器中的 RETRY_COUNT)都会递增。器件会尝试两次重试上电。如果两次都失败,VSYS 上的下电上电需要复位重试计数器。任何成功的上电也会将复位重试计数器。

如果故障被屏蔽并且不会导致关断,重试计数器不会递增。

若要禁用重试计数器,请设置 INT_MASK_UV 寄存器中的 MASK_RETRY_COUNT 位。设置后,器件会尝试无限次重试。

下表概述了 ACTIVE 和 STBY 状态下的故障行为(如果未屏蔽)以及故障是否可屏蔽。
警告: 屏蔽故障可能会给器件或系统带来风险,包括但不限于启动进入预偏置输出。

强烈建议不要在同一电源轨上屏蔽 OC 和 UV 检测。

表 6-6 故障处理
故障 ACTIVE 或 STBY 状态(如果故障未被屏蔽) ACTIVE 或 STBY 状态(如果故障被屏蔽)
BUCK 和 LDO 残余电压 - 关断故障 - RV_SD * 故障触发定序关断至 INITIALIZE 状态 不可屏蔽
BUCK 和 LDO 残余电压 - RV 故障不触发状态更改 故障不触发状态更改
BUCK 和 LDO 超时 - TO * 故障触发定序关断至 INITIALIZE 状态 故障不触发状态更改
BUCK 和 LDO 欠压 - UV 故障触发定序关断至 INITIALIZE 状态 故障不触发状态更改
BUCK 和 LDO 过流 - OC 故障触发定序关断至 INITIALIZE 状态 不可屏蔽
BUCK 和 LDO 接地短路 - SCG 故障触发定序关断至 INITIALIZE 状态 不可屏蔽
BUCK 和 LDO 温度警告 - WARM 故障触发定序关断至 INITIALIZE 状态
BUCK 和 LDO 温度关断 - HOT 故障触发立即关断至 INITIALIZE 状态(未定序) 不可屏蔽
VSYS 欠压 - UV 故障触发立即关断至 OFF 状态(未定序) 不可屏蔽
VSYS 过压 - OV 故障触发立即关断至 OFF 状态(未定序) 不可屏蔽
VDD1P8 欠压或过压 - UV 或 OV 故障触发立即关断至 OFF 状态(未定序) 不可屏蔽

*) RV_SD 和 TIMEOUT 故障只能在序列期间发生