Power GreenPAK SLG5100x 器件的保护功能

传感器技术和小型多轨应用的创新进步需要同时兼顾性能和保护的复杂解决方案。在这方面，Power GreenPAK SLG5100x 器件成为关键工具，将高性能低压差 (LDO) 稳压器与多功能 GreenPAK 资源无缝集成。本文深入探讨了这些器件固有的全面保护功能，这些功能对于确保苛刻的操作环境中的可靠性和使用寿命至关重要。

从启动和功能电流限制到欠压锁定 (UVLO) 和热关断机制，这些设备提供了强大的保护框架。此外，它们还结合了可配置的温度警报和 I2C 功能，为用户提供了实时监控功能，允许检查电流限制、输出电压状态和温度警告标志等关键参数。在本文中，我们探讨了 Power GreenPAK SLG5100x 设备的功能，这些设备有望重新定义高级传感器系统和小型多轨应用的格局。

SLG5100x 中的保护类型

SLG5100x 器件具有多种保护功能，有助于保护 PMIC 本身和电路中的其他元件。这些保护功能可让器件安全关闭，同时还能将问题通知其他微电路，例如连接的微控制器。

以下是SLG5100x设备中可用的保护块的简要说明：

SLG5100x 设备中保护系统的灵活性

SLG5100x 器件具有内部可编程逻辑，可单独编程。可以在 GUI 中创建自定义设计文件，然后将其写入器件。此外，可以指定打开和关闭 LDO 的自定义顺序，然后可以通过 I2C、GPIO 或简单地打开器件来启用此顺序。VOUT_OK、过流限制事件和温度警告等信号可以分别输出到单独的 GPIO 或内部组合，然后输出到单个 GPIO。

使用 LDO 组合信号

下图 1 显示了 SLG5100x 设备的示例设计项目。每个 LDO 的 VOUT_OK 标志都连接到逻辑与门。逻辑与的输出连接到 GPIO1，当 LDO 1、2 和 3 启用时，该输出将为高电平。如果 LDO1、LDO2 或 LDO3 中的任何一个输出未达到其标称电压值，则 GPIO1 的输出将为低电平。图 2 显示了类似的示例，但显示了电流限制标志的示例。如果其中一个标志被激活，则 GPIO1 将为高电平。

图 1：三个 LDO 的 VOUT_OK 信号通过逻辑与门传输至 GPIO1

图 2：三个 LDO 的电流限制标志信号通过逻辑与门传输到 GPIO1

图 3 显示了使用温度传感器以及电流限制和 VOUT_OK 标志的示例。此解决方案使用 GPIO1 监控设备是否按预期工作。当任何一个 LDO(LDO V OUT未升高、电流限制或温度传感器)触发这三个可能事件中的任何一个时，GPIO1 将置为低。

图 3：通过 3 位 LUT 传输至 GPIO1 的 LDO 的 VOUT_OK、电流限制和温度传感器信号

“设备中断请求块”详细信息

该设备具有一个功能块，有助于节省内部逻辑元件。每个 IRQ 事件寄存器都有一个关联的中断屏蔽寄存器，该寄存器通过逻辑或控制事件寄存器信号是否有助于设备中断请求。

它包括以下事件：

· LDO1 电流限制

· LDO2 电流限制

· LDO3 电流限制

· LDO4 电流限制

· LDO5 电流限制

· LDO6 电流限制

· LDO7 电流限制

· 上电复位

· 系统重置

· 电源时序器崩溃

· 温度过高

· 矩阵事件(输入)

当上述任何一种情况发生时，设备中断请求输出信号将置为高电平并锁存，直到设备复位(CS 置为低电平)。此信号可以路由到 GPIO(图 4)，也可以用于关闭设备，在这种情况下，它可以方便地充当碰撞序列指示器。

图 4：设备中断请求块

SLG5100x 中的信号标志输出

如果触发以下任何一个事件(例如 UVLO 检测、过热检测或 CS 取消断言)，则设备将根据编程的电源序列器断电。

可以通过 I2C 读取 SLG5100x 错误寄存器。以下是可以读取的状态和事件寄存器：

典型应用用例

此应用用例的内部设计是在Go Configure 软件中心中实现的。完整的设计文件可在此处找到：SLG5100x 保护功能简介。图 5 显示了 SLG51000 的典型用例，具有多种保护模式。此设备有四个通用 GPIO 和两个 I2C GPIO(SDA 和 SCL)。如有必要，这些 GPIO 可以与 I2C 断开连接，并可用于设计中的其他功能。该设备有多个独立的 VIN 和七个集成 LDO。

图 5：使用 SLG51000 的典型用例

可以使用GreenPAK Designer 软件快速配置 LDO 输出电压、电流限制、内部电源定序器和设备操作场景，该软件具有用户友好的 GUI。有关 VOUT_OK、电流限制和高温的信息可以路由到 GPIO 或用于其他目的。图 6 显示了 GUI 中的设备配置文件的设计，其中演示了设备的一些保护功能。

图 6：SLG51000 的 GUI 中的设计概览

在图 6 的示例中，GPIO3 配置为输入并触发电源序列。LDO 逐个打开/关闭。

电源序列发生器配置为在 GPIO3 从低到高切换后，在打开每个 LDO 之间有 10 毫秒的延迟，在关闭每个 LDO 之间有 30 毫秒的延迟。此外，如果发生“崩溃序列”事件，电源序列发生器配置为在 10 毫秒的延迟后关闭 LDO。

崩溃序列将设备转换为“重置”状态，可能由以下原因引起：

· CS 取消断言

· 过温检测

· 软件重置请求

· UVLO 检测

· 崩溃检测——与之相连的“设备中断请求”块的输出

图 6 中的设计包含一个“设备中断请求”块，它连接到“电源定序器”块。“电源定序器”块具有崩溃序列模式 - 通过编程的电源序列禁用 LDO，设备将进入其重置状态(有关状态机的更多信息，请参阅数据表)。

GPIO4 连接到此模块，作为带有防抖滤波器的输入。如果将逻辑高电平应用于 GPIO4，设备中断请求模块的输出也将变为高电平，并且 LDO 将被禁用，从而导致设备复位。设备将保持此状态，直到 CS 被取消置位。

GPIO1 配置为输出，通过逻辑与门输出所有 LDO 的 ON 状态。当所有 LDO 都启用时，GPIO1 将为低电平;否则，如果至少一个 LDO 未打开，GPIO1 将保持高电平。如果任何 LDO 没有 VIN，或者任何 LDO 由于任何原因未打开，则 GPIO1 将保持高电平。

过温事件的值被路由到GPIO2，配置为反相输出。如果温度升至120°C以上，温度传感器将变为高电平，GPIO2输出将从高电平变为低电平。

图 7 显示了电源定序器模块作为 SLG51000 芯片的一部分的运行情况。在提高具有 5 毫秒去抖动的 GPIO3 (EN) 后，LDO 开始逐个打开。一旦所有 LDO 都打开，并且未检测到电流限制事件，GPIO1 (VOUT OK) 就会变为低电平。换句话说，这意味着所有 LDO 的输出都有电压，并且电流限制保护尚未触发。

图 7：通过 GPIO3 (EN) 的上电序列

图 8 显示了电源定序器模块作为 SLG51000 的一部分的运行情况。一旦 GPIO3 (EN) 从高电平切换为低电平，LDO 便会开始逐个关闭。第一个 LDO 关闭后，GPIO1 (VOUT OK) 变为高电平。

图 8：通过 GPIO3 实现断电序列：EN

图 9 显示了电源定序器模块与设备中断请求模块作为 SLG51000 的一部分的运行情况。当连接到设备中断请求模块输入的 GPIO4(外部复位)变为高电平后，LDO 开始逐个关闭。一旦第一个 LDO 被禁用，GPIO1(VOUT OK)就会变为高电平。

图 9：通过 GPIO4 的崩溃序列：外部复位

图 10 显示了 CS 取消置位时器件的行为。在这种情况下，所有 LDO 将按照编程的电源顺序关闭。对于以下每种错误情况，器件的行为都将相同：过热检测、UVLO 检测和软件复位请求。

图 10：CS 解除断言序列

图 11 显示了当 LDO 在 VIN5 和 VIN6 上没有电压的情况下打开时设备的行为。设备中断请求块发送命令以关闭电源定序器，以便所有 LDO 关闭并且设备进入其复位状态。

图 11：通过 GPIO3 (EN) 实现的上电序列，LDO5/6 无需输入电压

结论

总之，Power GreenPAK SLG5100x 器件是先进传感器系统和小型多轨应用领域创新和可靠性的证明。凭借强大的保护功能，这些器件能够快速检测和解决潜在问题，降低器件和互连组件严重损坏的风险。此外，该器件的灵活性使用户能够将其用于众多项目应用，同时仍然能够满足其不同的需求。用户可以修改本示例中使用的随附设计文件，以根据不同的需求进行定制。