雙槽PCMCIA/CardBus電源控制器TPS2216應用

前言

TPS2216是TI公司生產的雙槽PCMCIA/CardBus電源控制器，具有兩組可編程電源輸出xVCC(0V，3.3V，5V)和xVPP(0V，3.3V，5V，12V)。xVCC最大電流可達1A，xVPP最大電流250mA。 TPS2216完全符合PC卡工業(yè)協(xié)會的電源接口規(guī)范，并有低開關阻抗、短路保護和過溫保護等特點，休眠狀態(tài)最大靜態(tài)電流消耗只有150mA。適用于便攜式電腦，PDA，數(shù)碼相機，條碼掃描儀等多種終端設備。TPS2216采用兩種封裝形式：DB 30引腳封裝和DAP 32引腳封裝。

圖1  TPS2216內部結構圖

圖2  串行接口工作時序圖

圖3  TPS2216典型應用電路

TPS2216

TPS2216的框圖如圖1所示，下面對其主要組成模塊作一介紹。

數(shù)字開關模塊

TPS2216內建數(shù)字開關模塊，通過可編程邏輯開關組，選擇xVCC和xVPP工作電壓輸出，每組可編程邏輯開關都有電流感測FET監(jiān)測xVCC和xVPP的輸出電壓，而電流感應FET不像感測電阻和保險絲電路那樣增大電源開關的有效阻抗，產生電源損耗和電壓降，充分滿足開關組工作的電壓精度要求。TPS2216有兩種可編程開關狀態(tài)由Mode引腳控制 ：TPS2206開關模式， TPS2216開關模式。

TPS2206開關模式(Mode=Low or NC)，此時xVCC控制xVPP電壓輸出，電壓邏輯輸出見表1。

TPS2216開關模式(Mode=High)，此時xVCC， xVPP電壓相互獨立輸出，電壓邏輯輸出見表2。

數(shù)字開關模塊通過數(shù)字開關選通3.3V， 5V，12V電壓輸出，每組數(shù)字開關都有過電流檢測控制，TPS2216 xVCC的過電流限制可達1A~2.2A， xVPP的過電流限制在250mA~500mA之間。 通過串口界面DATA， CLOCK，LATCH信號與PC卡控制器(PCMCIA/CardBus Controller)作數(shù)據(jù)交換，控制可編程邏輯開關，調節(jié)組電源電壓輸出。圖2示出串行接口工作時序，采用TDS694C型示波器測量3個信道信號：串口數(shù)據(jù)信號，串口數(shù)據(jù)鎖存信號，串口時鐘信號的工作時序。如圖所示，串行數(shù)據(jù)在LATCH信號上升沿被鎖存。

過電流保護模塊

PC卡電源控制器必須有短路保護、過壓保護等措施以應對PC卡不正常插拔方式帶來的損害，TPS2216采用雙端過電流保護模式，專門設計用于電源開關開啟時有過電流發(fā)生或輸出短路的情況。當有過電流發(fā)生時，TPS2216會通過OC#引腳向MCU或主控制器發(fā)出過電流警報信號，如果過電流狀態(tài)持續(xù)發(fā)生，超出IC臨界工作溫度，TPS2216將開啟熱保護電路，關閉所有輸出電壓，直至IC的溫度降至正常工作范圍。 IC臨界工作溫度根據(jù)下式計算： 

Tj=(S(RDS(on)×I2)×RqJA)+TA

其中：Tj為IC管芯臨界工作溫度，RDS(on)為開關阻抗，RqJA為功率耗散因數(shù)的倒數(shù)，TA為IC工作環(huán)境溫度

TPS2216典型應用電路設計

TPS2216典型應用電路如圖3所示，正常情況下有3組電源輸入：12V， 5V，3.3V， 為克服噪聲干擾，TPS2216對待三種輸入電源：12V采用1顆10mF鉭電容和1顆0.1mF陶瓷電容，5V采用1顆33mF鉭電容和1顆0.1mF陶瓷電容，3.3V采用1顆33mF鉭電容和1顆0.1mF陶瓷電容濾波，降低電源輸入噪聲。 TPS2216支持2組電源輸出，建議在TPS2216組電源輸出端(xVPP，xVCC)加1顆0.1mF的陶瓷電容以增強IC的抗靜電(ESD)能力。 同時在布線的時候應注意盡量保持TPS2216與接口插槽的距離限制，避免因TPS2216內部數(shù)字開關工作頻率過高，致使PCB走線上電壓降過大，產生瞬間大電流，燒毀PC卡等設備。

結語

TPS2216極其適合各種配備PCMCIA/CardBus的數(shù)字終端設備使用，高兼容性的接口規(guī)范、低電壓消耗、高轉換精度等特點給整體設計工作帶來極大方便，有效降低成本，縮短開發(fā)周期。