TPS65311-Q1 汽车级 4V 至 40V、5 稳压输出电源管理

TPS65311-Q1 器件是一款电源管理 IC （PMIC），可满足数字信号处理器 （DSP） 控制的汽车系统（例如高级驾驶辅助系统）的要求。通过集成常用的电源轨和功能，TPS65311-Q1 器件显著减少了电路板空间和系统成本。

该器件能够从 4 V 到 40 V 的不同输入电源（如汽车电池）为应用提供稳定的输出电压，包括典型的 5 V CAN 电源。该器件包括一个同步降压控制器作为预稳压器，可为应用提供灵活的输出功率。对于后置稳压器，该器件包括两个同步降压转换器和一个异步升压转换器，开关频率为 2.45 MHz，允许使用更小的电感器，从而需要更少的电路板空间。两个降压转换器还提供内部环路补偿，无需外部补偿元件。此外，该器件还包括一个低噪声线性稳压器。
*附件：tps65311-q1.pdf

为了帮助支持系统安全，该器件包括所有电源轨上的电压监控以及用于监控 MCU 和 DSP 的窗口看门狗。其他功能包括驱动警告灯 LED 的高侧驱动器、在 MCU、DSP 中用作 ADC 参考的参考电压，以及与外部 NTC 电阻器结合使用，在过低的环境温度下关闭器件的关断比较器。

特性

• 适用于汽车应用
• AEC-Q100 测试指南，结果如下：
  • 器件温度 1 级：-40°C 至 +125°C 环境工作温度
  • 器件 HBM ESD 分类等级 H1B
  • 器件 CDM ESD 分类等级 C4B
• 输入电压范围：4 V 至 40 V，瞬态高达 60 V;使用外部 PMOS-FET 时为 80 V
• 单输出同步降压控制器
  • 峰值栅极驱动电流 0.6 A
  • 490kHz 固定开关频率
  • 伪随机跳频扩频或三角模式
• 双同步降压转换器
  • 专为高达 2 A 的输出电流而设计
  • 异相切换
  • 开关频率： 2.45 MHz
• 可调 350mA 线性稳压器
• 可调异步升压转换器
  • 1A 集成交换机
  • 开关频率： 2.45 MHz
• 所有稳压器输出的软启动功能
• 独立电压监控
• 欠压 （UV） 检测和过压 （OV） 保护
• 所有电源输出轨均具有短路、过流和热保护
• 用于控制和诊断的串行外设接口 （SPI）
• 集成窗口看门狗 （WD）
• 参考电压输出
• 高侧 （HS） 驱动器，与外部 PMOS-FET 配合使用，用于驱动 LED
• 用于外部温度传感器的输入，用于在 T 时关断 一个 < –40°C
• 带外露导热垫的热增强型封装
  • 56 引脚 VQFN （RVJ） 或 56 引脚 VQFNP （RWE）

参数

方框图

1. 概述

TPS65311-Q1 是一款适用于汽车应用的高压电源管理 IC，集成了多个电源转换器和保护功能。它包含一个同步降压控制器、两个同步降压转换器、一个异步升压转换器和一个可调线性稳压器，能够满足汽车系统中多轨直流电源分配的需求。

2. 主要特性

• ‌汽车级认证‌：符合 AEC-Q100 标准，适用于 -40°C 至 125°C 的工作环境。
• ‌宽输入电压范围‌：支持 4V 至 40V 的输入电压，瞬态电压可达 60V，使用外部 PMOS-FET 时可达 80V。
• ‌多轨输出‌：
  • 同步降压控制器（BUCK1）：固定频率 490kHz，输出可调。
  • 两个同步降压转换器（BUCK2 和 BUCK3）：2.45MHz 固定频率，设计输出电流高达 2A。
  • 异步升压转换器（BOOST）：2.45MHz 固定频率，1A 集成开关。
  • 可调线性稳压器（LDO）：可调输出，最大 350mA。
• ‌保护功能‌：包括过压（OV）、欠压（UV）检测和保护，短路、过流和热保护。
• ‌SPI 接口‌：用于控制和诊断，支持电压监控和窗口看门狗功能。
• ‌高侧驱动‌：用于驱动外部 PMOS-FET，实现 LED 控制。
• ‌温度传感输入‌：支持外部温度传感器，用于在温度低于 -40°C 时关断。

3. 功能框图

数据手册中提供了详细的功能框图，展示了 TPS65311-Q1 内部各个功能模块的连接和工作流程。

4. 引脚配置与功能

TPS65311-Q1 采用 56 引脚的 VQFN 或 VQFNP 封装，数据手册中列出了每个引脚的编号、名称、类型和功能描述。

5. 电气特性

• ‌绝对最大额定值‌：包括供电电压、输入/输出电流、结温等参数的最大允许值。
• ‌推荐工作条件‌：列出了正常工作时各参数的建议范围。
• ‌详细电气特性‌：包括各个电源转换器的效率、输出电压范围、电流限制、热关断阈值等。

6. 应用信息

• ‌典型应用‌：数据手册中提供了 TPS65311-Q1 在多轨直流电源分配系统和安全相关汽车应用中的典型应用电路。
• ‌设计指南‌：包括电感、电容等外部元件的选择指南，以及布局布线建议。

7. 布局与布线

• ‌布局指南‌：提供了 PCB 布局的一般原则，以确保最佳电气性能和热性能。
• ‌布局示例‌：通过实例展示了如何在 PCB 上布局 TPS65311-Q1 及其相关元件。

8. 设备编程与寄存器

• ‌SPI 编程‌：通过 SPI 接口对 TPS65311-Q1 进行配置和控制。
• ‌寄存器映射‌：详细列出了所有可配置寄存器的地址和功能。

9. 设备支持

• ‌文档支持‌：提供了相关的技术文档、工具、软件和社区资源链接。
• ‌静电放电保护‌：提醒用户在处理 IC 时注意静电放电保护。

10. 封装与订购信息

• ‌封装类型‌：56 引脚 VQFN 或 VQFNP 封装。
• ‌订购信息‌：提供了不同封装选项和批量订购信息。

11. 注意事项

• ‌安全警告‌：提醒用户在操作和使用 TPS65311-Q1 时注意安全，避免触电和短路。
• ‌商标与版权‌：列出了数据手册中使用的商标和版权信息。