探索 TPS2231 和 TPS2236：ExpressCard 電源接口開(kāi)關(guān)的卓越之選

在現(xiàn)代電子設(shè)備的設(shè)計(jì)中，電源管理是至關(guān)重要的一環(huán)。對(duì)于支持 ExpressCard 標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備而言，選擇合適的電源接口開(kāi)關(guān)尤為關(guān)鍵。今天，我們就來(lái)深入了解一下德州儀器（Texas Instruments）推出的 TPS2231 和 TPS2236 ExpressCard 電源接口開(kāi)關(guān)。

文件下載：TPS2236DAP.pdf

產(chǎn)品概述

TPS2231 和 TPS2236 是專(zhuān)門(mén)為 ExpressCard 規(guī)范設(shè)計(jì)的電源接口開(kāi)關(guān)，它們能夠提供 ExpressCard 規(guī)范所需的全面電源管理解決方案。這兩款開(kāi)關(guān)可以將 3.3V、AUX 和 1.5V 電壓分配到 ExpressCard 插槽，并且每個(gè)電壓軌都配備了集成的限流電路，以確保系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定運(yùn)行。

特性亮點(diǎn)

• 符合標(biāo)準(zhǔn)：完全符合 ExpressCard 標(biāo)準(zhǔn)（ExpressCard|34 或 ExpressCard|54），并滿足 ExpressCard 合規(guī)檢查表和實(shí)施指南的要求。
• 支持喚醒功能：支持具有喚醒功能的系統(tǒng)，為設(shè)備的低功耗運(yùn)行提供了便利。
• TTL 邏輯兼容輸入：方便與其他邏輯電路進(jìn)行接口，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
• 保護(hù)功能：具備短路和熱保護(hù)功能，工作溫度范圍為 -40°C 至 85°C，能夠適應(yīng)各種惡劣環(huán)境。
• 多種封裝選擇：提供 20 引腳 TSSOP、24 引腳 PowerPAD? HTSSOP（單通道）和 32 引腳 PowerPAD? HTSSOP（雙通道）等多種封裝形式，滿足不同應(yīng)用的需求。

應(yīng)用領(lǐng)域

TPS2231 和 TPS2236 的應(yīng)用范圍非常廣泛，包括筆記本電腦、臺(tái)式電腦、個(gè)人數(shù)字助理（PDA）、數(shù)碼相機(jī)、電視和機(jī)頂盒等設(shè)備。

技術(shù)參數(shù)詳解

絕對(duì)最大額定值

在使用 TPS2231 和 TPS2236 時(shí)，需要注意其絕對(duì)最大額定值，以避免對(duì)設(shè)備造成永久性損壞。這些參數(shù)包括輸入電壓范圍、輸出電壓范圍、連續(xù)總功耗、輸出電流等。例如，輸入電壓范圍為 -0.3V 至 6V，輸出電壓范圍同樣為 -0.3V 至 6V，不同電壓軌的輸出電流也有相應(yīng)的限制。

耗散額定值

耗散額定值反映了設(shè)備在不同溫度下的功率處理能力。不同封裝形式的設(shè)備在不同溫度下的功率額定值和降額因子有所不同。例如，PW（20）封裝在 25°C 時(shí)的功率額定值為 704.2mW，當(dāng)溫度超過(guò) 25°C 時(shí)，降額因子為 7.41mW/°C。

推薦工作條件

為了確保設(shè)備的正常運(yùn)行，需要在推薦工作條件下使用。推薦工作條件包括輸入電壓、輸出電流和工作虛擬結(jié)溫等參數(shù)。例如，3.3VIN 的輸入電壓范圍為 3V 至 3.6V，1.5VIN 的輸入電壓范圍為 1.35V 至 1.65V，不同電壓軌的輸出電流也有相應(yīng)的限制。

電氣特性

電氣特性是評(píng)估設(shè)備性能的重要指標(biāo)。TPS2231 和 TPS2236 的電氣特性包括電源開(kāi)關(guān)電阻、短路輸出電流、熱關(guān)斷、電流限制響應(yīng)時(shí)間、輸入靜態(tài)電流等。例如，在 25°C 時(shí)，3.3VIN 到 3.3VOUT 的電源開(kāi)關(guān)電阻典型值為 45mΩ，短路輸出電流的穩(wěn)態(tài)值在不同電壓軌上有所不同。

開(kāi)關(guān)特性

開(kāi)關(guān)特性描述了設(shè)備在開(kāi)關(guān)過(guò)程中的性能。包括輸出上升時(shí)間、輸出下降時(shí)間、導(dǎo)通傳播延遲和關(guān)斷傳播延遲等參數(shù)。這些參數(shù)對(duì)于確保設(shè)備的快速響應(yīng)和穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。例如，在特定條件下，3.3VIN 到 3.3VOUT 的輸出上升時(shí)間典型值為 0.1ms 至 3ms。

引腳分配與功能

引腳分配

TPS2231 和 TPS2236 不同封裝形式的引腳分配有所不同。主要引腳包括 3.3VIN、1.5VIN、AUXIN、GND、3.3VOUT、1.5VOUT、AUXOUT、SYSRST、CPPE、CPUSB、PERST、SHDN、STBY、RCLKEN 和 OC 等。

引腳功能

• CPPE 和 CPUSB：用于檢測(cè)插入的卡是否支持 PCI Express 或 USB 功能。當(dāng)卡插入時(shí)，如果卡支持相應(yīng)功能，這些引腳會(huì)被拉低。
• SHDN：關(guān)機(jī)輸入，低電平有效，用于關(guān)閉所有電壓輸出并激活放電 FET。
• STBY：待機(jī)輸入，低電平有效，可使電源開(kāi)關(guān)進(jìn)入待機(jī)模式。
• RCLKEN：參考時(shí)鐘使能信號(hào)，既可以作為輸入，也可以作為輸出。在電源上電時(shí)，當(dāng)所有輸出功率軌在公差范圍內(nèi)時(shí)，該信號(hào)會(huì)從低電平變?yōu)楦唠娖健?/li>
• PERST：邏輯電平電源良好信號(hào)，用于指示電源軌是否在公差范圍內(nèi)。在電源上電時(shí)，該信號(hào)保持低電平，直到所有電源軌在公差范圍內(nèi)且 RCLKEN 釋放后，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間延遲后變?yōu)楦唠娖健?/li>
• SYSRST：系統(tǒng)復(fù)位輸入，低電平有效，直接影響 PERST 信號(hào)。
• OC：過(guò)流狀態(tài)輸出，當(dāng)任何一個(gè)電源開(kāi)關(guān)處于過(guò)流狀態(tài)時(shí)，該引腳會(huì)被拉低。

功能真值表與電源狀態(tài)

功能真值表

通過(guò)功能真值表可以清晰地了解不同輸入條件下的電壓輸出和邏輯輸出狀態(tài)。例如，在關(guān)機(jī)模式下，所有輸入電壓為任意值，SHDN 為低電平，此時(shí)所有輸出電壓為 GND。

電源狀態(tài)

TPS2231 和 TPS2236 具有多種電源狀態(tài)，包括 OFF 模式、Shutdown 模式、No Card 模式、Card Inserted 模式和 Standby 模式等。不同的電源狀態(tài)取決于輸入電壓、卡的插入狀態(tài)以及控制信號(hào)的狀態(tài)。例如，當(dāng) AUXIN 不存在時(shí)，所有輸入到輸出的電源開(kāi)關(guān)都處于關(guān)閉狀態(tài)（OFF 模式）；當(dāng) AUXIN 存在且 SHDN 被斷言（低電平）時(shí)，所有輸入到輸出的電源開(kāi)關(guān)關(guān)閉，輸出放電 FET 打開(kāi)（Shutdown 模式）。

應(yīng)用信息

ExpressCard 簡(jiǎn)介

ExpressCard 模塊是一種基于 PCI Express 和/或通用串行總線（USB）技術(shù)的串行接口擴(kuò)展卡，有 ExpressCard|34 和 ExpressCard|54 兩種尺寸規(guī)格。主機(jī)系統(tǒng)需要為每個(gè) ExpressCard 插槽提供 3.3V、1.5V 和 AUX 電壓，并且只有在插入 ExpressCard 后才會(huì)施加電壓。

電源開(kāi)關(guān)操作

ExpressCard 電源開(kāi)關(guān)位于主機(jī)上，其主要功能是根據(jù)卡的插入狀態(tài)和主機(jī)系統(tǒng)的電源狀態(tài)來(lái)控制何時(shí)向 ExpressCard 插槽發(fā)送電源。具體操作條件如下：

• 當(dāng) ExpressCard 電源開(kāi)關(guān)的主電源和輔助電源都關(guān)閉時(shí)，無(wú)論卡是否存在，所有到 ExpressCard 連接器的電源都關(guān)閉。
• 當(dāng) ExpressCard 電源開(kāi)關(guān)的主電源和輔助電源都打開(kāi)時(shí)，只有在檢測(cè)到卡插入后才會(huì)向 ExpressCard 施加電源。
• 當(dāng) ExpressCard 電源開(kāi)關(guān)的主電源（+3.3V 或 +1.5V）關(guān)閉而輔助電源打開(kāi)時(shí)，根據(jù)卡的插入狀態(tài)和系統(tǒng)的電源狀態(tài)，電源開(kāi)關(guān)會(huì)采取不同的操作。

時(shí)序圖

文檔中提供了多個(gè)時(shí)序圖，展示了不同情況下電源和邏輯輸入輸出之間的時(shí)序關(guān)系，包括卡插入前主機(jī)電源開(kāi)啟、主機(jī)電源開(kāi)啟后卡插入、主機(jī)系統(tǒng)處于待機(jī)狀態(tài)下卡插入、主機(jī)控制電源關(guān)閉、SHDN 斷言時(shí)的受控電源關(guān)閉以及意外卡移除等情況。這些時(shí)序圖對(duì)于理解設(shè)備的工作原理和設(shè)計(jì)系統(tǒng)的時(shí)序非常有幫助。

總結(jié)

TPS2231 和 TPS2236 作為 ExpressCard 電源接口開(kāi)關(guān)，具有豐富的特性和功能，能夠滿足 ExpressCard 設(shè)備的電源管理需求。在實(shí)際應(yīng)用中，電子工程師需要根據(jù)具體的設(shè)計(jì)要求，合理選擇封裝形式，關(guān)注設(shè)備的各項(xiàng)參數(shù)和特性，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。同時(shí)，通過(guò)深入理解引腳功能、電源狀態(tài)和時(shí)序關(guān)系，可以更好地設(shè)計(jì)和優(yōu)化 ExpressCard 系統(tǒng)。你在使用這些電源接口開(kāi)關(guān)時(shí)遇到過(guò)哪些問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見(jiàn)解。