双槽PCMCIACardBus电源控制器TPS2216应用

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(0V，3.3V，5V，12V)。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、短路保护和过温保护等特点，休眠状态最大静态电流消耗只有150mA。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。

图1  TPS2216内部结构图

图2  串行接口工作时序图

图3  TPS2216典型应用电路

TPS2216

TPS2216的框图如图1所示，下面对其主要组成模块作一介绍。

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测FET监测xVCC和xVPP的输出电压，而电流感应FET不像感测电阻和保险丝电路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，电压逻辑输出见表1。

TPS2216开关模式(Mode=High)，此时xVCC， xVPP电压相互独立输出，电压逻辑输出见表2。

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。图2示出串行接口工作时序，采用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。

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#引脚向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，关闭所有输出电压，直至IC的温度降至正常工作范围。 IC临界工作温度根据下式计算： 

Tj=(S(RDS(on)×I2)×RqJA)+TA

其中：Tj为IC管芯临界工作温度，RDS(on)为开关阻抗，RqJA为功率耗散因数的倒数，TA为IC工作环境温度

TPS2216典型应用电路设计

TPS2216典型应用电路如图3所示，正常情况下有3组电源输入：12V， 5V，3.3V， 为克服噪声干扰，TPS2216对待三种输入电源：12V采用1颗10mF钽电容和1颗0.1mF陶瓷电容，5V采用1颗33mF钽电容和1颗0.1mF陶瓷电容，3.3V采用1颗33mF钽电容和1颗0.1mF陶瓷电容滤波，降低电源输入噪声。 TPS2216支持2组电源输出，建议在TPS2216组电源输出端(xVPP，xVCC)加1颗0.1mF的陶瓷电容以增强IC的抗静电(ESD)能力。 同时在布线的时候应注意尽量保持TPS2216与接口插槽的距离限制，避免因TPS2216内部数字开关工作频率过高，致使PCB走线上电压降过大，产生瞬间大电流，烧毁PC卡等设备。

结语

TPS2216极其适合各种配备PCMCIA/CardBus的数字终端设备使用，高兼容性的接口规范、低电压消耗、高转换精度等特点给整体设计工作带来极大方便，有效降低成本，缩短开发周期。