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TPS2211A PC卡电源接口开关为单个PC卡

时间:2019-9-18, 来源:互联网, 文章类别:元器件知识库

描述
TPS2211A PC卡电源接口开关为单个PC卡提供集成电源管理解决方案。所有的分立功率mosfet、逻辑部分、限流和pc卡控制的热保护结合在一个集成电路上,使用德州仪器linbicmos工艺。该电路允许3.3-V、5-V和/或

12-V卡电源,与许多PCMCIA控制器兼容。
限流特性消除了对保险丝的需求,从而减少了元件数量并提高了可靠性。电流限制报告可以帮助用户将系统故障隔离到PC卡。控制器。限流特性消除了对保险丝的需求,从而减少了元件数量并提高了可靠性。电流限制报告可以帮助用户将系统故障隔离到PC卡。
TPS2211A采用3.3-V低压模式,允许3.3-V开关,无需5 V。偏置功率可从3.3-V或5-V输入中获得。这有助于低功耗系统设计,如睡眠模式和寻呼机模式,只有3.3V可用。
TPS2211A的终端设备包括笔记本电脑、台式电脑、个人数字助理(PDA)、数码相机和条形码扫描仪。

有关电源输入上合适电容器的选择,请参阅应用信息中的电源注意事项。
图中所示为16针DB封装。建议将3个AVCC引脚外部连接在一起,以最大限度地减少功率损耗。对于20针封装,4个AVCC引脚(13、14、15和16)必须在尽可能靠近设备的外部连接在一起。

应用程序信息
概述
PC卡最初是作为一种手段来增加EEPROM(闪存)到便携式计算机有限的板载内存。插件卡的想法很快就流行起来了;调制解调器、无线局域网、GPS系统、多媒体和硬盘版本很快就出现了。随着pc卡应用程序数量的增长,工程界很快认识到需要一个标准来确保跨平台的兼容性。为此,PCMCIA(个人计算机存储卡国际协会)成立,成员来自领先的计算机、软件、PC卡和半导体制造商。一个关键目标是实现即插即用的概念,即来自不同供应商的卡和主机应该兼容。
PC卡电源规格
系统兼容性也意味着电源兼容性。PCMCIA委员会制定的最新规范(PC卡标准)规定,电源将通过PC卡连接器68个端子中的8个在主机和卡之间传输。此电源接口由两个V、两个V和四个接地端子组成。多个V和接地端子使接头端子和线路电阻最小化。两个V端子最初被指定为单独的信号,但通常在主机中连接在一起,形成单个节点,以将电压损失降至最低。卡主电源通过V端子提供;闪存编程和擦除电压通过V端子提供。科科斯群岛聚丙烯科科斯群岛聚丙烯科科斯群岛聚丙烯
电压调节设计
当前PCMCIA规范对5-V输出的输出电压调节为5%(250 mV)。在典型的pc电源系统设计中,电源的输出电压调节率(v)为2%(100mv)。此外,从电源到pc卡的电压降是由pcb记录道和pcmcia连接器中的电阻损耗(v)引起的。典型的设计将这些电阻损耗的总和限制在输出电压的1%(50 mV)以下。因此,TPS2211的允许电压降(V)是PCMCIA电压调节减去电源调节,以及PCB和连接器电阻降:PS(RG)印刷电路板DS
通常情况下,这使得TPS2211A的允许电压降为100 mV。电压降是输出电流乘以TPS2211的开关电阻。因此,可在调节中传送到pc卡的最大输出电流是tps211a上的允许电压降除以输出开关电阻。
在工作温度范围内,AVCC输出在5 V和3.3 V的调节范围内连续输出1 A。使用相同的方程,pcmcia规范对3.3v输出的输出电压调节为300mv。使用电源调节的压降百分比(2%)和PCB电阻损耗百分比(1%),3.3 V开关的允许压降为200 mV。TPS2211A的12-V输出(AVPP)可连续输出150毫安。
过流过热保护
个人电脑卡天生就容易因操作不当而损坏。主机系统需要对可能导致电源或PCB跟踪损坏的短路卡进行保护。即使系统足够坚固,能够承受短路,也会将电池快速放电到损坏的PC卡中,导致系统突然断电。大多数主机都配有保险丝以提供保护。保险丝系统的可靠性较差,保险丝熔断时,通常需要制造商进行故障排除和维修。
TPS2211A使用传感FET检查每个AVCC和AVPP输出中的过电流情况。与感测电阻器或多保险丝不同,这些FET不会增加开关的串联电阻,因此降低了电压和功率损耗。过电流传感分别应用于每个输出端。当检测到过电流情况时,只有受影响的功率输出受到限制;所有其他功率输出继续
功能正常。当检测到过电流情况时,OC指示器(通常为逻辑高)为逻辑低,以启动系统诊断和/或向用户发送警告消息。
在通电期间,TPS2211A控制AVCC和AVPP输出的上升时间,并将电流限制在故障卡或连接器中。如果在建立电源后应用短路(例如,热插入坏卡),电流最初仅受短路和电源之间的阻抗限制。在极端情况下,在TPS2211A的电流限制接通之前,可能会有多达10A至15A的电流流入短路。如果avcc或avpp输出在地面以下驱动,则tps211a可在关闭状态下非破坏性地锁定。循环功率恢复正常运行。
AVCC输出的过电流限制被设计为在1A到2.5A范围内(通常在1.6A左右)通电短路时激活。AVPP输出限制在180MA到400MA之间,通常在280MA左右。保护电路通过线性限制通过开关的电流而不是启动电源的完全关闭来起作用。只有在热限制期间才会关闭。
如果超过封装功耗额定值,热限制可防止因过热而损坏集成电路。在设备冷却之前,热限制将禁用功率输出。
应用程序信息
不需要12伏电源
大多数pc卡开关使用外部提供的12v电源来驱动栅极驱动和其他芯片功能,这要求电源始终存在。TPS2211A通过使用内部电荷泵从5-V输入产生所需的更高电压,提供了相当大的功率节省。因此,可以禁用外部12伏电源,除非闪存功能需要,从而延长电池寿命。不使用12-V输入时,不要将12-V开关输入接地。在软件关闭期间,TPS2211A实现了额外的节能,其中静态电流降到最大值1微安。
3.3-V低压模式
当3.3V是唯一可用的输入电压(V=0)时,TPS2211A在3.3V低压模式下运行。这允许主机和PC卡在3.3伏的低功耗模式下工作,如睡眠或寻呼机模式。注意,在这些操作模式中,TPS2211A从3.3-V输入引脚获得其偏置电流,并且只有3.3 V可以传送到PC卡。I(5V)
电压转换要求
PC卡正从5伏迁移到3.3伏,以最大限度地降低功耗、优化电路板空间并提高逻辑速度。TPS2211A符合PCMCIA标准中当前定义的所有电源传输组合。最新的协议支持3.3-v/5-v混合系统,方法是先用5 V为卡供电,然后对其进行轮询,以确定其3.3-v兼容性。PCMCIA规范要求,在使用3.3-V电源之前,3.3-V兼容卡上的电容器放电至0.8 V以下。这起到功率重置的作用,并确保敏感的3.3伏电路不会受到任何剩余的5伏电荷的影响。TPS2211A根据PCMCIA 3.3-V/5-V开关规范提供可选的V和V接地状态。
输出接地开关
PC卡规范要求V在100毫秒内放电。由于电源管理方案可能会产生高阻抗隔离,因此不能依靠PC卡电阻为存储在PC卡电容上的电压提供放电路径。科科斯群岛
电源注意事项
TPS2211A的3.3-V和5-V电源输入以及开关AVCC输出都有多个管脚。任何一个单独的引脚都可以传导额定输入或输出电流。除非所有引脚并联,否则串联电阻明显高于规定值,从而导致电压降增加和功率损失。建议将所有输入和输出功率管脚并联,以实现最佳操作。
为了提高TPS2211A的抗噪性,电源输入应绕过4.7-μF或更大的电解或钽电容器,并与0.1-μF陶瓷电容器并联。强烈建议使用0.1微米或更大的陶瓷电容器绕过开关输出;这样做可以提高TPS2211A对静电放电(ESD)的抗扰度。应注意尽量减少TPS2211A和负载之间的PCB痕迹电感。高开关电流会产生较大的负电压瞬变,使基片二极管正向偏压,从而导致不可预测的性能。同样,在-0.3 V以下不应取任何引脚。
计算结温
开关电阻r取决于芯片的结温t和通过开关的电流。要计算T,首先从图16到图18中找到R,使用高于环境温度约50°C的初始温度估计值。然后使用以下公式计算每个开关的功耗:DS(on)JJDS(on)
将计算的结温与初始温度估计值进行比较。如果温度不在几度范围内,则使用计算出的温度作为初始估计值重新计算。

静电防护
所有TPS2211A输入和输出均包含ESD保护电路,设计用于承受MIL-STD-883C方法3015中定义的2-KV人体模型放电。avcc和avpp输出可以通过pc卡连接器暴露在来自外部环境的可能更高的放电中。用0.1μf电容器绕过输出,保护装置免受高达10kv的放电。

注a:mosfet开关s6具有从源极到漏极的背栅二极管。未使用的开关输入不得接地。
注B:图中所示为16针DB封装。
内部开关矩阵,TPS2211A控制逻辑
应用程序信息、

12伏闪存电源
TPS6734是一个固定的12-V输出升压转换器,能够从低至2.7 V的输入端输出120毫安。该装置与MAX734调节器兼容,具有以下优点:较低的电源电流、较宽的工作输入电压范围和较高的输出电流。如图1所示,所需的唯一外部元件是:电感、肖特基整流器、输出滤波电容器、输入滤波电容器和用于环路补偿的小电容器。当使用表面贴装元件实现时,整个转换器占用的PCB空间小于0.7英寸。当不需要12V时,提供一个使能输入以关闭转换器并将电源电流降低至3微安。
TPS6734是一个170 kHz电流模式的脉宽调制(脉冲宽度调制)控制器,带有一个N通道mosfet功率开关。开关的栅极驱动源于启动后的12 V输出,以最小化实0.7Ωmosfet所需的模具面积,并提高输入电压低于5 V时的效率。软启动通过添加一个小电容器来完成。一个1.22伏参考电压(引脚2)被带出来供外部使用。

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