XS2184

XS2184 415 四通道，兼容 IEEE 802.3at/af，内建 N-MOSFET 以太网供电 PSE 控制器 V1.1 21 -0 产品概述 20  兼容 IEEE 802.3at/af XS2184 是一个四通道、供电设备（PSE）电源控制  0.25Ω 电流检测电阻 器，内建 N 通道 MOSFET，设计用于 IEEE® 802.3at/af 主要特点 11  兼容 I2C，3 线串口 02  9 位端口电流和电压实时监测 兼容 PSE。器件提供用电设备（PD）侦测、分级、限流  支持独立供电操作 件还支持最新二事件分级。采用单电源供电，能够为单  为遗留设备提供高容值检测 ip u p 以及负载断开检测。器件支持自动工作和软件编程。器  支持直流负载断开检测 个端口提供高达 30W 的功率，并为传统的 PD 设计提供 ch  内建 100VDS N 通道 MOSFET 大电容检测。  48-PIN QFN48L(0707x0.75-0.50)(H)功率封装 器件通过 I2C 兼容 3 线串口进行软件配置和编程， 典型应用 通过 I2C 接口随时提供端口的电流和电压读数。全面的  PSE-ICM 可编程能力提高了系统设计灵活性，并提供现场诊断功  供电设备（PSE） 能，满足各种非标准系统应用。  交换机/路由器  中跨电源注入 采用 48 引脚 QFN48L(0707x0.75-0.50)(H)功率封 订购信息 装，工作在扩展级（-40℃至+105℃）温度范围。 PART TEMP RANGE PIN-PACKAGE XS2184 -40℃~+105℃ QFN48L(0707x0.75-0.50)(H) 11 10 02 2 2 02 2 0 121 04 -0 - 1 4- 5 15 简化应用框图 端口1 AGND -54V OUT1 端口2 VDD DARIN1 XS2184 EN OUT2 端口3 DARIN2 AUTO MIDSPAN OUT3 端口4 DARIN3 A1 OUT4 A2 DARIN4 SENSE4 SENSE3 SVEE2 SENSE2 SENSE1 VEE SVEE1 INT DGND SCL SDAIN ch SDAOUT A3 ip up A0 -54V XS2184 V1.1 浙江芯昇电子技术有限公司 1 XS2184 最大额定值 415 （除非额外说明，所有电压均参考 VEE） 连续功耗（TA = +70℃） DGND, SVEE_..............................................-0.3V ~ +0.3V 48-PIN QFN(derate 34.5mW/℃ above +70℃) 2758mW VDD…………...…. -0.3V ~ 低于(VAGND + 0.3V) 和 +4V 封装热阻（注 1）： OUT_..............................................-0.3V ~ (VAGND + 0.3V) θJA.........................................................................+29℃/W SENSE_..........................................................-0.3V ~ +22V θJC..........................................................................+1.7℃/W A3, A2, A1, A0, MIDSPAN, AUTO, 工作温度范围............................................-40℃ ~ +105℃ 20 02 11 INT和 SDAOUT 流入最大电流...............................20mA OUT_流入最大电流.............................................内部调制 存储温度范围............................................-65℃ ~ +150℃ 节温...........................................................................+150℃ 合金温度（焊接，10 秒）............................................+300℃ p INT, SCL, SDAIN, SDAOUT, EN 对 DGND..-0.3V ~ +6V _______ ip u _______ 21 -0 AGND.............................................................-0.3V ~ +85V 焊接温度（回流）.......................................................+260℃ ch 注 1：封装热阻依据 JEDEC 规范 JESD51-7 获得。 电参数 VAGND = 32V ~ 60V, VEE = VDGND = 0V, TA = -40℃ ~ +105℃。除非特别标注，所有电压均参考 VEE。典型值均在 VAGND = 54V，TA = +25℃，且所有寄存器默认设置时测得。PIN 脚流入的电流记为正，反之为负。 （注 2） Datasheet 参数 符号 条件 单位 MIN TYP MAX 供电 工作电压范围 VAGND VAGND 对地电压 32 60 V 5 7 mA 106.25 111.5 _______ VOUT_=VSENSE_=0V； INT ，SDAOUT 和其他逻辑输 供电电流 IEE 入均悬空；VSCL=VSDAIN=VDD；当内部功率管开启后 测量 AGND 流入电流。 电流限制和过流 式下 VSENSE 允许的最大 80h，Class0-3 电压（通过 I2C 接口配 ILIM_ 寄 存 器 设 置 为 置） （注 3） C0h，Class4 11 02 启动后过流阈值 20 21 -0 4- VSU_LIM ILIM_ 寄 存 器 设 置 为 15 电流限制箝位电压 VOUT_=0V，电流限制模 ip ch 折返终止电压 最小折返电流 限制阈值 SENSE_输入偏置电流 XS2184 V1.1 t≤tFAULT 时 间 内 过 流 VSENSE_允许的阈值 当电流限制触发电压 VFLBK_ST up 折返初始电压 VCUT VOUT_=0V 时，启动后 VTH_FB D4h，Class0-3 ICUT_ 寄 存 器 设 置 为 91h，Class4 ILIM_寄存器设置为 80h mV 200 212.5 225 89 93.75 98.5 mV 151 159.4 167.5 32 开始折返时，VOUT_ 与 VEE 的压差。 VFLBK_END ICUT_ 寄 存 器 设 置 为 101 V ILIM_寄存器设置为 C0h 18 当电流限制达到 VTH_FB 时，VOUT_与 VEE 的压差 46 V VOUT_ = VAGND=60V 35 mV VSENSE_=VEE 浙江芯昇电子技术有限公司 -2 μA 2 XS2184 供电监测 VEE_UVLO 随着 VAGND 对地电压逐渐增加，VAGND 电压 29 VEE 欠压锁定迟滞 VEE_UVLOH VANGD＜VEE_UVLO-VEE_UVLOH 时，端口关断 3 VEE 过压锁定 VEE_OV VEE 过压锁定迟滞 VEE_OVH VEE 欠压 VEE_UV VDD 输出电压 VDD VDD 欠压锁定 VDD_UVLO 热关断阈值 TSHD 热关断迟滞 TSHDN 20 时，端口关断 02 VAGND 对地电压逐渐增加，当 VAGND 电压＜VEE_UV 11 3 ip u p IDD=0~10mA 温度减小（测试模式） （注 4） ch 如果结温超过该值端口关断、芯片复位（测试模 式） （注 4） V 21 -0 VAGND 对地电压逐渐增加，当 VAGND 电压＞VEE_OV 时，VEE_UV 事件位被设置 1 V 415 VEE 欠压锁定 62 V 1 V 40 V 3.3 3.6 V 2 V 140 ℃ 20 ℃ 输出监测 IBOUT OUT_输入电流 空闲时 OUT_ 空闲时，VOUT_=VAGND 上电模式下，VAGND=48V，VOUT_=0V 2 μA -70 μA RDIS 检测和分级关闭，端口下电 0.7 1 1.25 MΩ PGOOD 高阈值 PGTH VOUT 对地电压，OUT_减小时 1.5 2 2.5 V PGOOD 迟滞 PGHYS 上拉电阻 PGOOD 低到高 tPGOOD 消抖滤波 220 VOUT_达到 PGTH 设置 10h 寄存器中 PGOOD_bit 时 的时间 2 mV 4 ms 2.5 mV 400 ms 负载断开 VDCTH VOUT_=0V 时，在断开前所允许的 VSENSE_最小值 1.25 负载断开时间 tDISC 从 VSENSE＜VDCTH 到栅端关断的时间 300 1.875 15 直流负载断开阈值 -0 4- 检测 VDPH1 在第一检测阶段，VAGND -VDET 3.8 4 4.2 V 检测电压（第二阶段） VDPH2 在第二检测阶段，VAGND -VDET 8.8 9.1 9.4 V VOUT_=VAGND，检测阶段通过 OUT_测量电流 1.5 2 mA 短路阈值 up 开路阈值 11 02 电流限制保护 20 21 检测电压（第一阶段） VDCP ID_OPEN RDOK ch ip 电阻检测窗口 IDLIM 电阻拒绝窗口 RDBAD 在第一检测阶段之后，如果 VAGND-VOUT_＜VDCP， 对 AGND 短路将被检测到 开路情况下第一点测量电流阈值 根据两点斜率测量法计算两次检测电压差和电 流差的商作为 RDOK（注 5） 19 低于该值检测拒绝 高于该值检测拒绝 1.5 V 12.5 μA 26.5 15.2 32 kΩ kΩ 分级 分级电压 XS2184 V1.1 VCL 分级阶段 VAGND-VOUT_压差 浙江芯昇电子技术有限公司 15.5 20 V 3 XS2184 VMARK 标记事件电流 IMARK_LIM 标记事件计时 tMARK_E 分级电流阈值 86 mA 14 18 22 ms 标记事件时，VAGND - VDET 压差 8 VDET=VAGND，在标记事件时通过 DET 测量电流 34 7 不同级别之间的分级电流 ICL 阈值 415 标记事件电压 75 9.6 V 46 mA 9 11 ms 6.5 7.5 40 21 -0 tCL_E 65 Class 0，Class 1 5.5 Class 1，Class 2 13 14.5 16 Class 2，Class 3 21 23 25 31 33 35 45 48 51 Class 3，Class 4 BVDSS 端口关闭，ID=250μA，VDRAIN_-VSENSE_ 栅极零电压漏极电流 IDSS 端口关闭，VDRAIN_-VSENSE_=100V 栅体漏电 IGSS VDRAIN_-VSENSE_=0V（注 7） 栅极阈值电压 VGS(th) VDRAIN_-VSENSE_=VGS，ID=250μA（注 7） 漏源导通电阻 RDS(ON) 端口开启，ID=1A ch 漏源击穿电压 ip u N 通道 MOSFET p Class 4 上限 20 分级事件计时 VOUT_=VAGND，通过 OUT_测量电流 02 ICL_LIM 11 电流限制保护 mA 100 1 V 1 μA ±100 nA 1.7 2.3 V 250 280 mΩ 0.8 V 数字输入/输出（电压参考 VEE） 数字输入低 VIL 数字输入高 VIH 内部输入 2 RDIN 到 VDD 或 DGND 的上拉（下拉）电阻 开漏极输出低电压 VOL ISINK=10mA 开漏极漏电 IOL SCL, SDAIN 输入漏电 IDL 上拉/下拉电阻 硬件复位脉宽 75 kΩ 0.4 V VOUT_=3.3V，开漏端高电平 1 μA 输入连接到拉电压 1 μA 使硬件复位的 EN 低电平最短持续时间 25 V 50 120 μs 计时 错误时间 tFAULT 20 21 电流限制 tLIM 11 02 端口关断时间 tOFF 检测复位时间 up 检测时间 tDET 分级时间 tCLASS VEE_UVLO 开启延时 tDLY 重启时间 tRESTART ip tDMID ch 所允许的持续时间 启动后，由 VFLT_LIM 设置的过流错误所允许的持续 时间 启动后时间（注 6） 50 60 70 ms 50 60 70 ms 50 60 70 ms 在任意端口关断和复位状态下无响应之间的最 小延时 检测开始前端口电压复位所允许的时间 中跨模式检测延时 XS2184 V1.1 当内部功率管开启时，由 VSU_LIM 设置的电流限制 15 tSTART -0 4- 启动时间 0.1 ms 80 ms 检测完成前所允许的最大时间 330 ms 2 允许的分级时间 芯片工作前，VAGND 必须高于 VEE_UVLO 阈值的持续 时间 中跨模式关闭时，芯片从过流错误中恢复所等待 的时间。 浙江芯昇电子技术有限公司 s 19 2 0.8 0.96 25 ms 4 ms 1.1 s 4 XS2184 启动顺序延时 tSEQ 自动模式下，任意管脚上电之间的时间 0.5 s 415 ADC 性能 分辨率 9 增益误差 增益误差电流 VEE 电压精度 VAGND-VEE=48V 21 -0 20 TA= -40℃~105℃ TA= -40℃~105℃ TA= -5℃~85℃ TA= -40℃~105℃ TA= -5℃~85℃ TA= -40℃~105℃ 2.5 -0.5 4 -1 4.5 -2 2 -2.5 2.5 -0.5 4.5 -0.5 5 02 TA= -5℃~85℃ 3 LSB 3 11 增益误差电压 TA= -5℃~85℃ p 电流读取 TA= -40℃~105℃ ip u 失调误差 2.5 TA= -5℃~85℃ ch 电压读取 Bits % % 积分非线性 INL 1 LSB 差分非线性 DNL 1 LSB 电流读取范围 All Classes 1 A 电流 LSB 步进 All Classes 1.956 mA 电压读取范围 All Classes 95.6 V 电压 LSB 步进 All Classes 187 mV 时钟特性（三线快速模式） 串行时钟频率 fSCL 10 总线空闲时间 tBUF 1.3 μs START 状态保持时间 tHD,STA 0.6 μs SCL 时钟低电平周期 tLOW 1.3 μs SCL 时钟高电平周期 tHIGH 0.6 μs 建立时间 tSU,STA 0.6 μs 数据保持时间 tHD,DAT 数据建立时间 tSU,DAT 累积时钟低电平超时 tLOW_EXT 尖峰抑制脉宽 接收 15 0 发送 100 -0 4- 11 02 STOP 状态建立时间 20 21 SDAOUT 传输下降时间 START 和 STOP 条件 tF 300 100 0.6 设计保证（注 7） kHz ns ns 设计保证（注 7） tSU,STO tSP 400 25 ms 250 ns μs 30 ns ch ip up 注 2：产品的测试温度为+25℃。过温限制由设计保证，并非由产品测试保证。 注 3：电流限制阈值通过 I2C 接口编程（见寄存器图和描述章节及表 41） 。 注 4：进入测试模式后以过温关断为标识测得。 注 5：根据两点斜率测量法计算两次检测电压差和电流差的商作为 RDOK。 注 6：默认值。该错误计时器可通过 I2C 接口配置（TLIM_[3:0]） 注 7：由设计保证。 XS2184 V1.1 浙江芯昇电子技术有限公司 5 XS2184 ch ip up 11 02 20 21 -0 4- 15 ch ip u p 11 02 20 21 -0 415 说明： 1、强度超出所列的极限参数可能导致器件的永久性损坏。这些仅仅是极限参数，并不意味着在极限条 件下或在任何其它超出推荐工作条件所示参数的情况下器件能有效工作，延长在极限参数条件下的工作时 间会影响器件的可靠性。 2、推荐工作范围是指在该范围内，器件功能正常，但并不完全保证满足个别性能指标。 3、电器参数定义了器件在工作范围内并且在保证特定性能指标的测试条件下的直流电参数规范。 XS2184 V1.1 浙江芯昇电子技术有限公司 6 ch ip up 11 02 20 21 -0 415 ch ip u p 11 02 20 21 -0 415 XS2184 功能框图 XS2184 V1.1 浙江芯昇电子技术有限公司 13 XS2184 AGND A1 A2 A3 -54V 33nF VDD 0.1μF 100V OUT1 1.8kΩ 02 DRAIN1 -54V 200Ω 200Ω 3kΩ HPCL063L 11 3.3V p SENSE1 DRAIN2 200Ω 3KΩ SDAIN 外部 隔离串 行结构 HPCL063L 0.1μF 100V 端口2 SMBJ51A ch SDAO UT OPTIONA L BUFFER 0.25Ω 1% ip u OUT2 GND 端口1 SMBJ51A 20 与其 它 DH2184 共享 电流 A0 21 -0 内部 拉高至 VDD 0.1μF 100V 50Ω 415 典型工作电路 SENSE2 XS2184 OPTIONAL BUFFER 0.25Ω 1% OUT3 SDA 3kΩ -54V 200Ω 0.1μF 100V SMBJ51A 端口3 DRAIN3 SCL HPCL063L SENSE3 OPTIONAL BUFFER 3kΩ 3kΩ SCL OUT4 INT -54V 0.25Ω 1% 0.1μF 100V SMBJ51A 端口4 DRAIN4 EN 内部 拉高至 VDD (默认 为AUTO模式) 内部 拉高至 VDD (默认 为MIDSPAN模式) AUTO MIDSPAN SENSE4 0.25Ω 1% DGND VEE SVEE1 SV EE2 四端口隔离 I2C 通信应用方案 ch ip up 11 02 20 21 -0 4- 15 -54V XS2184 V1.1 浙江芯昇电子技术有限公司 25 XS2184 415 典型工作电路（续） +POWER AGND ESD1D MBRS3100T3 OUT1 0.1μF,100V 10%,1206 21 -0 +POWER 端口1 0Ω 5%,1206 20 33Ω 5%,0805 0.1μF,100V 10%,1206 DRAIN1 3.9Ω 1%,0805 0.27Ω 1%,2512 p 内部 拉高至 VDD (默认为MIDSPAN模式) 内部 拉高至 VDD (默认为AUTO模式) ip u AUTO 11 SENSE1 INT MIDSPAN 02 GND Kel vin to SV EE1 ch OUT2 GND SVEE1 DRAIN2 SENSE2 N.C. 3V3_P OUT3 49.9Ω 1%,040 2 1μF,10V 10%,0402 0.1μF,16V 10%,0402 VDD 2kΩ 1%,040 2 XS2184 VEE DRAIN3 SENSE3 SVEE2 OUT4 GND DGND DRAIN4 A3 内部拉高至 VDD A2 内部拉高至 VDD A1 内部拉高至 VDD A0 内部拉高至 VDD SENSE4 GND 3V3_P EN 4.7kΩ 5%,040 2 SDAIN 0.1μF,16V 10%,0402 SDAO UT SCL GND 单端口非 I2C 通信应用方案 ch ip up 11 02 20 21 -0 4- GND 15 EP XS2184 V1.1 浙江芯昇电子技术有限公司 26 ch c h ip u ip p up 11 1 1 02 02 2 0 2 0 2121 04 -0 - 1 5 ch ip u p 11 02 20 封装信息 XS2184 V1.1 浙江芯昇电子技术有限公司 415 封装形式：QFN48L(0707×0.75-0.50)(H) 21 -0 XS2184 27 415 XS2184 21 -0 浙江芯昇电子技术有限公司 20 地址：浙江省杭州市滨江区滨安路 1181 号 11 02 网址：www.chipup.com ch ip u p 邮编：310053 感谢您使用本公司的产品，建议您在使用前请仔细阅读本资料。 本公司产品在不断更新和改进，希望您与本公司保持联系，索取最新资料。 本资料中的信息如有变化，恕不另行通知。 本资料仅供参考，本公司不承担任何由此而引起的损失。 ch ip up 11 02 20 21 -0 4- 15 本公司不承担任何在使用过程中引起的侵犯第三方专利或其它权利的责任。 XS2184 V1.1 浙江芯昇电子技术有限公司 28