双槽PCMCIA/CardBus电源控制器TPS2216的原理及应用
1 前言
TPS2216是TI公司生产的双槽PCMCIA/ Cardbus电源控制器,具有两组可编程电源输出xVCC (0V,3,3V,5V)和xVPP(OFF,0V,3.3V,5V, 12V)。稳定的电流输出：xVCC最大电流可达1A, xVPP最大电流250mA. TPS2216完全符合PC卡工业协会的电源接口规范，并有低开关阻抗，短路保护和过温度保护等特点,休眠状态最大静态电流消耗只有150uA。适用于便携式电脑,PDA,数码相机,条码扫描仪等多种终端设备。TPS2216采用两种封装形式：DB 30引脚封装和DAP 32引脚封装。如图1所示DB 30的引脚排列。
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| 图1 TPS2216(DB 30)引脚图 |
2 主要信号引脚定义
如图1所示TPS2216引脚分两大类,即电源信号引脚和控制信号引脚,下面对各引脚做详细描述:
- 5V:5V电源输入信号,提供至数字开关xVCC与xVPP电压输出
- 12V:12V电源输入信号,提供至数字开关xVPP电压输出
- 3.3V:3.3V电源输入信号,提供至数字开关xVCC与xVPP电压输出
- DATA:串行接口数据信号,串行数据信号在时钟上升沿被触发锁存
- CLOCK:串行接口时钟信号,配合串行数据信号保证数据传输
- LATCH:串行时钟锁存信号
- RESET:TPS2216 IC上电复位输入信号,复位内部寄存器
- RESET#:IC 上电复位输入非信号
- OC#:过温度保护,过电流保护侦测信号,当OC#=0时,TPS2216关闭所有输出电压,直至OC#引脚恢复正常工作为止
- STBY#:休眠状态选择,休眠模式的所有输出电流被限定至50mA以下
- AVPP:PC卡Slot1 Vpp可编程电压3.3V, 5V, 12V,GND输出
- AVCC: PC卡Slot1 Vcc可编程电压3.3V,5V, GND输出
- BVPP:PC卡Slot1 Vpp可编程电压3.3V,5V, 12V,GND输出
- BVCC: PC卡Slot1 Vcc可编程电压3.3V,5V, GND输出
3 TPS2216的内部结构
TPS2216的内部结构如图2所示,下面对其主要组成模块作一介绍：
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| 图2 TPS2216内部结构图 |
2.1 数字开关模块
TPS2216内建数字开关模块,通过可编程逻辑开关组,选择xVCC和xVPP工作电压输出,每组可编程逻辑开关都有电流感应FETs(Current Sense FETs)会监测xVCC和xVPP的输出电压,而电流感应FETs不像感应电阻(Sense Resistors)和保险丝电路（Fuse Circuit）那样增大电源开关的有效阻抗,产生电源损耗和电压降,充分满足开关组工作的电压精度要求. TPS2216有两种可编程开关状态由Mode(工作模式)引脚控制 ：TPS2206开关模式, TPS2216开关模式.
TPS2206开关模式(Mode=Low or NC),此时xVCC控制xVPP电压输出,电压逻辑输出表如下所示:
TPS2206逻辑开关模式
xVPP
AVPP 控制信号 | 输出 V_AVPP | BVPP控制信号 | 输出 V_BVPP | ||||
D8(SHDN#) | D0 | D1 | D8(SHDN#) | D4 | D5 | ||
1 | 0 | 0 | 0V | 1 | 0 | 0 | 0V |
1 | 0 | 1 | V_AVCC | 1 | 0 | 1 | V_BVCC |
1 | 1 | 0 | 12V | 1 | 1 | 0 | 12V |
1 | 1 | 1 | Hi-Z | 1 | 1 | 1 | Hi-Z |
0 | x | x | Hi-Z | 0 | x | x | Hi-Z |
xVCC
AVCC控制信号 | 输出 V_AVCC | BVCC控制信号 | 输出 V_BVCC | ||||
D8(SHDN#) | D3 | D2 | D8(SHDN#) | D6 | D7 | ||
1 | 0 | 0 | 0V | 1 | 0 | 0 | 0V |
1 | 0 | 1 | 3.3V | 1 | 0 | 1 | 3.3V |
1 | 1 | 0 | 5V | 1 | 1 | 0 | 5V |
1 | 1 | 1 | 0V | 1 | 1 | 1 | 0V |
0 | x | x | Hi-Z | 0 | x | x | Hi-Z |
TPS2216开关模式(Mode=High),此时xVCC, xVPP电压相互独立输出,电压逻辑输出表如下所示:
TPS2216逻辑开关模式
xVPP
AVPP控制信号 | 输出V_AVPP | BVPP控制信号 | 输出V_BVPP | ||||||
D8(SHDN#) | D0 | D1 | D9 | D8(SHDN#) | D4 | D5 | D10 | ||
1 | 0 | 0 | x | 0V | 1 | 0 | 0 | x | 0V |
1 | 0 | 1 | 0 | 3.3V | 1 | 0 | 1 | 0 | 3.3V |
1 | 0 | 1 | 1 | 5V | 1 | 0 | 1 | 1 | 5V |
1 | 1 | 0 | x | 12V | 1 | 1 | 0 | x | 12V |
1 | 1 | 1 | x | Hi-Z | 1 | 1 | 1 | x | Hi-Z |
0 | x | x | x | Hi-Z | 0 | x | x | x | Hi-Z |
xVCC
AVCC控制信号 | 输出 V_AVCC | BVCC控制信号 | 输出 V_BVCC | ||||
D8(SHDN#) | D3 | D2 | D8(SHDN#) | D6 | D7 | ||
1 | 0 | 0 | 0V | 1 | 0 | 0 | 0V |
1 | 0 | 1 | 3.3V | 1 | 0 | 1 | 3.3V |
1 | 1 | 0 | 5V | 1 | 1 | 0 | 5V |
1 | 1 | 1 | 0V | 1 | 1 | 1 | 0V |
0 | x | x | Hi-Z | 0 | X | x | Hi-Z |
数字开关模块通过数字开关选通3.3V, 5V,12V电压输出,每组数字开关都有过电流检测控制,TPS2216 xVCC的过电流限制可达1A～2.2A, xVPP的过电流限制在250mA-500mA之间. 通过串口界面DATA, CLOCK,LATCH信号与PC卡控制器（PCMCIA/Cardbus Controller）作数据交换，控制可编程逻辑开关,调节组电源电压输出.
如下图3所示串行接口工作时序，采用Tektronix公司的TDS694C型示波器测量3个信道信号：串口数据信号，串口数据锁存信号，串口时钟信号的工作时序。如图所示串行数据在LATCH信号上升沿被锁存. TDS694C型数字实时示波器具有以下特点：
- 3GHz工作带宽能够保存波形的快速上升沿，精确显示信号细节。
- 4信道10GS/s取样率保证以最高分辨率和精度捕获关键信号，进行定时测量。
- 记录长度达120,000点/信道，充分满足对信号后期处理分析的要求。
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| 图3 串行接口工作时序图 |
2.2 过电流保护模块
PC卡电源控制器必须有短路保护,过压保护等措施以应对PC卡不正常插拔方式带来的损害,TPS2216采用双端过电流保护模式,专门设计用于电源开关开启时有过电流发生或输出短路的情况.当有过电流发生时,TPS2216会通过OC#脚向MCU或主控制器发出过电流警报信号,如果过电流状态持续发生,超出IC临界工作温度,TPS2216将开启热保护电路(Thermal-Protection Circuit),关闭所有输出电压,直至IC的温度
原理 应用 TPS2216 控制器 PCMCIA CardBus 电源 双槽 相关文章：
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