探索TPIC84134-Q1：低頻率天線驅(qū)動的卓越解決方案

在汽車電子領(lǐng)域，被動啟動和被動進(jìn)入系統(tǒng)（PEPS）的重要性日益凸顯。而TPIC84134-Q1作為一款專為汽車應(yīng)用設(shè)計(jì)的低頻率天線驅(qū)動芯片，憑借其豐富的功能和出色的性能，成為了眾多工程師的首選。今天，我們就來深入探討一下這款芯片的特點(diǎn)、功能以及應(yīng)用。

文件下載：TPIC84000TPWPRQ1.pdf

產(chǎn)品概述

TPIC84134-Q1是德州儀器（TI）推出的一款適用于汽車被動啟動和被動進(jìn)入應(yīng)用的低頻率天線驅(qū)動芯片。它具有一系列先進(jìn)的特性，如可編程的半橋MOSFET驅(qū)動器、過載保護(hù)、天線診斷功能等，能夠?yàn)槠囯娮酉到y(tǒng)提供可靠的支持。

特性亮點(diǎn)

1. 可編程輸出級：輸出級由八個可編程的半橋MOSFET驅(qū)動器組成，可配置為半橋、全橋或并聯(lián)橋，能夠向每個線圈輸送調(diào)制電流。這種靈活的配置方式使得芯片能夠適應(yīng)不同的應(yīng)用需求。
2. 線性模式輸出：能夠生成由微控制器控制的正弦波電壓，為信號傳輸提供穩(wěn)定的載波頻率。
3. 過載保護(hù)：輸出級具備過載保護(hù)功能，可防止短路和過溫情況對芯片造成損壞，提高了系統(tǒng)的可靠性。
4. 天線診斷：通過電流測量實(shí)現(xiàn)對天線的診斷，能夠檢測到接地短路、電池短路和開路負(fù)載等故障情況。
5. 時鐘分頻器：能夠從輸入時鐘生成內(nèi)部頻率，用于內(nèi)部邏輯控制，確保芯片的穩(wěn)定運(yùn)行。
6. 故障檢測與處理：具備復(fù)雜的故障檢測和處理機(jī)制，能夠及時發(fā)現(xiàn)并處理各種故障情況。
7. 封裝與溫度范圍：采用HTSSOP（PWP）28引腳封裝，工作溫度范圍為 -40°C 至 +105°C，適用于各種惡劣的汽車環(huán)境。

功能詳解

電源管理

TPIC84134-Q1采用三種不同的電源電壓：數(shù)字5V（$V{D}$）、模擬5V（$V{A}$）和電源（$V{S}$）。$V{D}$用于內(nèi)部數(shù)字電路，$V{A}$則對輸出電壓的精度、電流測量的準(zhǔn)確性以及IC的偏置電流產(chǎn)生影響。需要注意的是，$V{D}$和$V{A}$必須連接在一起以避免閂鎖效應(yīng)，同時$V{S}$必須在所有$V_{S}$引腳供電，無論使用哪些輸出。

時鐘分頻器

時鐘分頻器能夠從外部時鐘生成2.1472 MHz的內(nèi)部時鐘信號，該信號用于清除和鎖存控制和狀態(tài)寄存器（CSR）中的故障位，以及生成正弦波的頻率。內(nèi)部時鐘頻率可通過編程設(shè)置為 /1、/2、/4、/8，默認(rèn)值為 /8。

正弦波生成

正弦波生成模塊從內(nèi)部時鐘生成134.2 kHz的正弦波，該正弦波用于生成載波頻率，用于傳輸信號和銷毀位。銷毀位的作用是主動停止天線上可能存在的不必要傳輸信號，通過將選定通道設(shè)置為$V_{S} / 2$，以降低的峰 - 峰電壓傳輸少量位（1 - 4，可通過SPI編程），然后再次將通道接地。

增益控制

芯片具有三種增益控制：Gain1用于正常模式下的輸出天線，控制傳輸功率；Gain2允許用戶在可編程的位數(shù)后改變傳輸電報(bào)的增益；銷毀位傳輸?shù)脑鲆鎰t控制設(shè)置為“銷毀位”的輸出通道的增益。這些增益不是級聯(lián)的，而是選擇其中之一。

多路復(fù)用器

多路復(fù)用器用于選擇信號的各種增益，并選擇發(fā)射天線的相位（0°或180°）。在正常模式下，最多可同時激活兩個輸出或兩個半橋，以驅(qū)動天線所需的功率。同時，其他輸出也可同時激活銷毀位。

電流測量

通過測量天線兩端的負(fù)載電流，并將測量值通過SPI提供給微控制器，微控制器可以評估是否存在故障。在TPIC84134內(nèi)部，電流測量在每個低側(cè)晶體管（LS）上依次進(jìn)行，實(shí)際測量的模擬值被轉(zhuǎn)換為五位分辨率的數(shù)字值，并存儲在控制和狀態(tài)寄存器中。由于負(fù)載電流達(dá)到最大值可能需要2至10個波形，因此需要精確編程電流測量的時間，以確保測量到最大值。

控制邏輯

控制邏輯塊包含SPI接口以及將SPI命令轉(zhuǎn)換為所需輸出的所有其他電路。TPIC84134工作在從模式，微控制器始終作為主設(shè)備。

操作模式

芯片具有兩種操作模式：睡眠模式和喚醒模式。在喚醒模式下，設(shè)備準(zhǔn)備好進(jìn)行下一次傳輸或正在傳輸數(shù)據(jù)；在睡眠模式下，正弦波生成模塊關(guān)閉，輸出處于三態(tài)，SPI仍可正常工作，但標(biāo)志位不會更新。

診斷功能

為了保護(hù)TPIC84134，芯片實(shí)現(xiàn)了多種診斷功能，如過溫警告、過溫預(yù)警告和能量限制保護(hù)。寄存器中的標(biāo)志位用于向主控制器突出顯示特定的故障或診斷信息，每個故障在被SPI接口讀取之前都會被鎖存。

IFAULT保護(hù)

IFAULT保護(hù)機(jī)制用于檢測輸出晶體管中的直流電流和雙向峰值電流。當(dāng)檢測到超過閾值的電流時，相應(yīng)的通道將被置于三態(tài)，以保護(hù)芯片。

SPI接口

芯片集成了串行外設(shè)接口（SPI）電路，用于設(shè)置各種內(nèi)部寄存器，并從驅(qū)動器讀取電流測量和狀態(tài)信息。每個SPI通信幀長度為64位，禁止發(fā)送超過64位的數(shù)據(jù)。

應(yīng)用電路與注意事項(xiàng)

典型應(yīng)用電路

在典型應(yīng)用電路中，需要注意模擬地、數(shù)字地、電源地以及電源焊盤必須通過低阻抗路徑連接在一起。同時，$V{S} / 2$引腳需要連接一個100nF、容差至少為10%、ESR小于50mΩ的電容器；$R{BIAS}$引腳需要連接一個62kΩ、1%、50ppm的電阻器。

輸出通道

輸出通道需要使用限流電阻，以確保輸出的源/灌電流不超過0.9A的最小交流電流檢測閾值。此外，輸出通道在每個導(dǎo)軌上需要3V的凈空，以避免削波。

電氣特性與參數(shù)

絕對最大額定值

芯片的絕對最大額定值規(guī)定了其在各種條件下的最大承受能力，如電源電壓、輸出電流、溫度等。超過這些額定值可能會導(dǎo)致設(shè)備永久性損壞。

推薦工作條件

為了確保芯片的正常工作，需要在推薦的工作條件下使用，如電源電壓、環(huán)境溫度等。

數(shù)字電氣特性

包括輸入輸出電平、泄漏電流、上拉電阻等參數(shù)，這些參數(shù)對于芯片與其他設(shè)備的接口設(shè)計(jì)非常重要。

天線驅(qū)動/功率放大器特性

如輸出電流能力、增益誤差、偏移誤差等，這些參數(shù)直接影響到芯片在天線驅(qū)動和功率放大方面的性能。

銷毀位發(fā)射規(guī)格

規(guī)定了銷毀位的占空比等參數(shù)，確保銷毀位能夠有效地停止不必要的傳輸信號。

電源管理特性

包括各種電源的電流消耗、功耗等參數(shù)，對于評估芯片的功耗和電源設(shè)計(jì)具有重要意義。

診斷特性

如過溫警告、過流保護(hù)閾值、電流測量精度等，這些參數(shù)對于芯片的故障檢測和保護(hù)機(jī)制至關(guān)重要。

SPI特性

包括SPI時鐘頻率、信號傳輸速度、延遲時間等參數(shù)，確保SPI接口的穩(wěn)定通信。

封裝與訂購信息

TPIC84134-Q1采用HTSSOP（PWP）28引腳封裝，具有綠色環(huán)保（RoHS & no Sb/Br）的特點(diǎn)。在訂購時，需要注意產(chǎn)品的營銷狀態(tài)、生態(tài)計(jì)劃、濕度敏感度等級等信息。

總結(jié)

TPIC84134-Q1作為一款專為汽車被動啟動和被動進(jìn)入應(yīng)用設(shè)計(jì)的低頻率天線驅(qū)動芯片，具有豐富的功能和出色的性能。其可編程的輸出級、過載保護(hù)、天線診斷等特性，能夠?yàn)槠囯娮酉到y(tǒng)提供可靠的支持。同時，芯片的電氣特性和參數(shù)也經(jīng)過了精心設(shè)計(jì)，以確保在各種惡劣環(huán)境下的穩(wěn)定運(yùn)行。在實(shí)際應(yīng)用中，工程師需要根據(jù)具體的需求和電路設(shè)計(jì)，合理選擇芯片的工作模式和參數(shù)，以充分發(fā)揮其優(yōu)勢。你在使用類似芯片時遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。