Component - Boost Converter (BoostConv) V2.0 Datasheet (Chinese).pdf

PsoC® Creator™ 组件数据手册
升压转换器 (BoostConv)
2.0
特性
ƒ 产生高于输入电压的可选输出电压
ƒ 输入电压范围介于 0.5 V - 5.5 V 之间
ƒ 升压输出范围为 1.8 V - 5.25 V
ƒ 源电流高达 50 mA,主要取决所选输入和输出电压参数值
ƒ 两种操作模式:有效模式和待机模式
ƒ PSoC 3 ES2 不支持带自动 Thump 的升压待机模式操作。在此器件上仅支持升压有效模式操
作。
ƒ
PSoC 5 不支持升压转换器组件。
概述
通过升压转换器 (BoostConv) 组件,可以配置和控制 PSoC 升压转换器硬件模块。升压转换器使
得低于所需系统电压的输入电压可以升高到所需系统电压电平。该转换器使用外部电感将输入电
压转换成所需输出电压。
默认情况下,BoostConv 组件在芯片启动时启用,输出电压为 1.8 V。这使芯片在以下场合下启
动:要升压的输入电压低于要为芯片供电的最低容许电压。组件自定义程序中定义的配置参数
(默认为 VIN = 1.8 V、VOUT = 3.3 V、开关频率 = 400 kHz)在调用 BoostConv_Start() API 之
前无效。此外,在运行时,还可以使用提供的 API 调整 BoostConv 组件参数。
升压转换器有两种主要的操作模式:
ƒ
ƒ
有效 — 有效模式是正常工作模式,在此模式下,升压调节器主动生成稳压输出电压。
待机 — 待机模式是低功耗工作模式。
何时使用升压组件
当系统可用电压源低于操作系统所需的电压电平时,使用 BoostConv 组件。BoostConv 组件接受
电池或其他输入电压,并生成较高的输出电压
Cypress Semiconductor Corporation
Document Number: 001-79574 Rev**
• 198 Champion Court
• San Jose, CA 95134-1709
• 408-943-2600
Revised May 24, 2012
升压转换器 (BoostConv)
PSoC® Creator™ 组件数据手册
举例说明,系统可能使用 0.5-V 太阳能电池作为主电源,并依赖升压模块向 1.8-V PSoC 内核供
电。在另一种应用中,3.3-V 系统可能使用 BoostConv 组件向 5.0-V LCD 显示屏供电。
输入/输出连接
BoostConv 组件在项目原理图中不需要任何连接。固定功能引脚支持升压转换器模块电路。系统
电路必须提供输入电压 (Vbat)、输出电压 (Vout)、电感引脚 (Ind) 和电池接地 (Vssb) 的连接。
请参考功能描述这一节中给出的原理图表示法。
元件参数
将 BoostConv 组件拖入设计中,双击该组件,打开 Configure(配置)对话框。
Vbat 输入电压 (V)
这是 VBAT 或另一个电压源,用作升压转换器模块的输入电压。此系统电路将此电压连接到 Vbat
PSoC 引脚上。输入电压介于 0.5 V - 5.5 V 之间。该值用来计算估计的最大输出电流。默认值为
1.8 V。
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升压转换器 (BoostConv)
输出电压 (V)
这是升压转换器模块予以维持的目标输出电压。使用下拉列表选择所需输出电压。输出电压电平
在 1.8 V - 3.6 V 范围内增量为 0.1-V,在 4.00 V - 5.25 V 范围内增量为 0.25-V。默认值为
3.3 V。
高于 3.6 V 的输出电压需要外部肖特基二极管。
在运行时,可以使用 BoostConv_SelVoltage() 函数修改输出电压值。
开关频率
这是维持升压转换器模块工作的开关频率。该值是枚举类型,可以设置为以下任意频率:
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
100 kHz
400 kHz
2 MHz
外部 32 kHz
100-kHz\400-kHz 和 2-MHz 开关频率是使用升压转换器模块内部振荡器生成的。外部 32-kHz 开
关频率旨在用于待机模式自动 Thump 调节。
外部时钟源
当配置升压转换器模块以使用外部时钟时,升压频率的外部 32 kHz 是切换信号源。该值可以设置
为以下任意频率:
ƒ
ƒ
ƒ
None(无)
ECO 32kHz
ILO 32kHz
注意:仅在 PSoC 3 Production 芯片中,才支持外部 32-kHz 时钟 (ECO 或 ILO) 选项。为
PSoC 3 ES2 芯片选择 None(无)。
最大输出电流 (mA)
这是根据指定的 Vbat 输入电压 和输出电压值估算升压转换器中可用的最大输出电流。这是只读
值。
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升压转换器 (BoostConv)
禁用 当Vin=Vsel时电池与输出自动连接
当勾选该项,则禁用 Vin=Vsel时电池与输出自动连接。有关详细信息,请参考功能描述。
放置
BoostConv 组件使用芯片中专用的升压转换器硬件模块。无任何可用的位置选项。
资源
API Memory
(API 存储器)
(字节)
数字模块
分辨率
Datapaths
(数据路径)
BoostConv 固
定的 HW *
不可用
Macro
Status
Control
cells Registers Registers
(宏单 (状态寄 (控制寄
Counter7
元)
存器)
存器)
(计数器 7)
不可用
不可用
不可用
不可用
Flash
(闪存)
RAM
Pins
(引脚)
(每个外部
I/O)
494
3
不可用
* BoostConv 组件使用芯片中专用的升压转换器硬件模块。
应用程序编程接口
应用程序编程接口 (API) 子程序允许您使用软件配置组件。下表列出了每个函数的接口,并进行
了说明。以下各节将更详细地介绍每个函数。
默认情况下,PSoC Creator 将实例名称“BoostConv_1”分配给指定设计中组件的第一个实例。
您可以将其重命名为遵循标识符语法规则的任意唯一值。实例名称会成为每个全局函数名称、变
量和常量符号的前缀。出于可读性考虑,下表中使用的实例名称为“BoostConv”。
函数
说明
BoostConv_Start()
启动 BoostConv 组件,将升压模块置于有效模式。
BoostConv_Stop()
禁用 BoostConv 组件。关闭升压转换器电路的功耗。
BoostConv_EnableInt()
启用升压模块欠压中断生成。
BoostConv_DisableInt()
禁用升压模块欠压中断生成。
BoostConv_SetMode()
将升压转换器模式设置为有效或待机模式。
BoostConv_SelVoltage()
选择维持升压转换器工作的目标输出电压。
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升压转换器 (BoostConv)
函数
说明
BoostConv_SelFreq()
将开关频率设置为 4 个可能值的其中一个值:100 kHz、400 kHz 和 2 MHz
(在升压转换器模块内部生成)或 32 kHz(自芯片 ECO32kHz 或 ILO-32kHz
振荡器的升压转换器模块外部源)。
BoostConv_EnableAutoThump()
启用自动 Thump 模式(仅在升压模块处于待机模式及开关频率设置为 32 kHz
时可用)。
BoostConv_DisableAutoThump()
禁用自动 Thump 模式。
BoostConv_ManualThump()
强制升压转换器开关晶体管产生单脉冲。
BoostConv_ReadStatus()
返回升压模块状态寄存器。
BoostConv_SelExtClk()
设置 32-kHz 频率源:32-kHz ECO 或 32-kHz ILO。
BoostConv_ReadIntStatus()
返回升压模块中断状态寄存器的内容。
BoostConv_Init()
使用自定义程序提供的初始值初始化 BoostConv 寄存器。
BoostConv_Enable()
此函数用于启用升压模块(仅在有效模式下有效)。默认情况下启用组件。
BoostConv_Disable()
禁用升压模块。
全局变量
函数
BoostConv_initVar
说明
表示是否完成初始化升压转换器。变量将初始化为 0,并在第一次调用 BoostConv_Start()
时设置为 1。这样,第一次调用 BoostConv_Start() 子程序后,组件不用重新初始化即可重
启。
如果需要重新初始化组件,那么在调用 BoostConv_Start() 或 BoostConv_Enable() 函数之
前调用 BoostConv_Init() 函数。
void BoostConv_Start(void)
说明:
启动 BoostConv 组件,将升压模块置于有效模式。当芯片加电时,组件处于该状态。这是开
始组件操作的首选方法。BoostConv_Start() 设置 InitVar 变量,调用 BoostConv_Init() 函
数,然后调用 BoostConv_Enable() 函数。
参数:
None(无)
Return Value
(返回值):
None(无)
Side Effects
(副作用):
如果 InitVar 变量设置已经完成,此函数:(1) 设置目标输出电压(自定义程序)的初始值和模
式(有效模式),或恢复保存在 BoostConv_Stop() 函数中的目标输出电压和模式;(2) 调用
BoostConv_Enable() 函数。
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升压转换器 (BoostConv)
void BoostConv_Stop(void)
说明:
保存升压转换器目标输出电压和模式。禁用 BoostConv 组件。
参数:
None(无)
Return Value
(返回值):
None(无)
Side Effects
(副作用):
关闭升压转换器电路的功耗。将升压转换器设置为待机模式。
void BoostConv_EnableInt(void)
说明:
此函数用于启用升压模块输出欠压中断生成功能。
参数:
None(无)
Return Value
(返回值):
None(无)
Side Effects
(副作用):
None(无)
void BoostConv_DisableInt(void)
说明:
此函数用于禁用升压模块输出欠压中断生成功能。
参数:
None(无)
Return Value
(返回值):
None(无)
Side Effects
(副作用):
None(无)
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升压转换器 (BoostConv)
void BoostConv_SetMode(uint8 mode)
说明:
此函数用来设置升压转换器模式:有效或待机。
参数:
uint8 mode:设置选项模块的工作模式:
模式
BoostConv_BOOSTMODE_ ACTIVE
注
在有效模式下,升压模块维持所选输出电压。
BoostConv_BOOSTMODE_STANDBY 在低功耗状态下,仅有带隙和比较器电路有效。外
部 32-kHz 时钟使用自动 Thump 模式来调节输出
电压
Return Value
(返回值):
None(无)
Side Effects
(副作用):
在待机模式下,此函数用于启用自动 Thump 模式,并将开关频率时钟源设置为 32-kHz 外部
时钟。对于有效模式,此函数禁用自动 Thump 模式。
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升压转换器 (BoostConv)
void BoostConv_SelVoltage(uint8 voltage)
说明:
此函数选择维持升压转换器工作的目标输出电压。
参数:
uint8 voltage:升压转换器模块的目标输出电压。高于 3.6 V 的输出电压需要外部肖特基二极
管
功耗设置
Return Value
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值
注
BoostConv_VOUT_OFF
0x00
Off – HI-Z
BoostConv_VOUT_1_8V
0x03
1.8 V
BoostConv_VOUT_1_9V
0x04
1.9 V
BoostConv_VOUT_2_0V
0x05
2.0 V
BoostConv_VOUT_2_1V
0x06
2.1 V
BoostConv_VOUT_2_2V
0x07
2.2 V
BoostConv_VOUT_2_3V
0x08
2.3 V
BoostConv_VOUT_2_4V
0x09
2.4 V
BoostConv_VOUT_2_5V
0x0A
2.5 V
BoostConv_VOUT_2_6V
0x0B
2.6 V
BoostConv_VOUT_2_7V
0x0C
2.7 V
BoostConv_VOUT_2_8V
0x0D
2.8 V
BoostConv_VOUT_2_9V
0x0E
2.9 V
BoostConv_VOUT_3_0V
0x0F
3.0 V
BoostConv_VOUT_3_1V
0x10
3.1 V
BoostConv_VOUT_3_2V
0x11
3.2 V
BoostConv_VOUT_3_3V
0x12
3.3 V
BoostConv_VOUT_3_4V
0x13
3.4 V
BoostConv_VOUT_3_5V
0x14
3.5 V
BoostConv_VOUT_3_6V
0x15
3.6 V
BoostConv_VOUT_4_0V
0x16
4.00 V
(需要外部肖特基二极管)
BoostConv_VOUT_4_25V
0x17
4.25 V
(需要外部肖特基二极管)
BoostConv_VOUT_4_5V
0x18
4.50 V
(需要外部肖特基二极管)
BoostConv_VOUT_4_75V
0x19
4.75 V
(需要外部肖特基二极管)
BoostConv_VOUT_5_0V
0x1A
5.00 V
(需要外部肖特基二极管)
BoostConv_VOUT_5_25V
0x1B
5.25 V
(需要外部肖特基二极管)
None(无)
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升压转换器 (BoostConv)
(返回值):
Side Effects
(副作用):
None(无)
void BoostConv_SelFreq(uint8 frequency)
说明:
此函数用于将开关频率设置为 4 个可能值的其中一个值
参数:
uint8 switch_freq:所需开关频率
开关频率
注
BoostConv__SWITCH_FREQ_100KHZ 升压转换器模块通过专用振荡器内部生成的
BoostConv__SWITCH_FREQ_400KHZ
BoostConv__SWITCH_FREQ_2MHZ
BoostConv__SWITCH_FREQ_32KHZ
来自于 ECO-32kHz or ILO-32kHz
Return Value None(无)
(返回值):
Side Effects None(无)
(副作用):
void BoostConv_EnableAutoThump(void)
说明:
此函数启用自动 Thump 模式。AutoThump 模式仅在升压模块处于待机模式时可用。升压模
块的开关频率时钟源必须设置为 32-kHz 外部时钟。在此模式下,当输出电压低于所选值时,
通过在开关时钟的每个沿生成升压开关脉冲来完成待机升压操作。
参数:
None(无)
Return Value
(返回值):
None(无)
Side Effects
(副作用):
None(无)
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升压转换器 (BoostConv)
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void BoostConv_DisableAutoThump(void)
说明:
此函数禁用自动 Thump 模式。
参数:
None(无)
Return Value
(返回值):
None(无)
Side Effects
(副作用):
None(无)
void BoostConv_ManualThump(void)
说明:
此函数强制升压转换器开关晶体管产生单脉冲。
参数:
None(无)
Return Value
(返回值):
None(无)
理论:
Side Effects
(副作用):
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设置时,Thump 产生一个 ~500-ns 的脉冲。在升压模块 BOOST_CR0 寄存器中,此子程序
将 ‘0’(后接 ‘1’)写入第 7 位 “thump” 位。
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升压转换器 (BoostConv)
uint8 BoostConv_ReadStatus(void)
说明:
此函数返回升压模块状态寄存器的内容
参数:
None(无)
Return Value uint8 升压模块状态寄存器:BOOST_SR:
(返回值):
Bit
(位)
Name(名称)
说明
7
BoostConv_RDY
6
BoostConv_START 设置时,转换器处于启动模式
5
–
Reserved
4
BoostConv_OV
值为 1 时,输出高于过电压限制,值为 0 时,输出低于过电
压限制
3
BoostConv_VHI
值为 1 时,输出高于 vhigh 限制,值为 0 时,输出低于
vhigh 限制
2
BoostConv_VNOM
值为 1 时,输出高于额定值,值为 0 时,输出低于额定值
1
BoostConv_VLO
值为 1 时,输出高于 vlow 限制,值为 0 时,输出低于 vlow
限制
0
BoostConv_UV
值为 1 时,输出高于欠压限制,值为 0 时,输出低于欠压限
制
设置时,内部电路初始化已经完成
Side Effects None(无)
(副作用):
void BoostConv_SelExtClk(uint8 source)
说明:
此函数用于设置 32-kHz 频率源;芯片的 ECO-32kHz 或 ILO-32kHz。
参数:
uint8 source:32-kHz 频率源
Name(名称)
说明
BoostConv__EXTCLK_ECO
将芯片 ECO-32kHz 设置为 32-kHz 频率源
BoostConv__EXTCLK_ILO
将芯片 ILO-32kHz 设置为 32-kHz 频率源
Return Value None(无)
(返回值):
Side Effects
(副作用):
None(无)
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升压转换器 (BoostConv)
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void BoostConv_ReadIntStatus(void)
说明:
此函数返回升压模块中断状态寄存器的内容。
参数:
None(无)
Return Value
(返回值):
uint8 升压中断状态寄存器 BOOST_SR2 bit 0:设置时,发生升压输出欠压事件。
Side Effects
(副作用):
None(无)
void BoostConv_Init(void)
说明:
根据自定义程序“配置”对话框设置来初始化或恢复组件。无需调用 BoostConv_Init(),因为
BoostConv_Start() API 调用此函数,它是开始组件操作的首选方法。
参数:
None(无)
Return Value
(返回值):
None(无)
Side Effects
(副作用):
所有寄存器将设置为自定义程序“配置”对话框中的值。
void BoostConv_Enable(void)
说明:
此函数用于在有效模式下启用升压模块。默认情况下,该组件处于启用状态。激活硬件,开始
组件操作。无需调用 BoostConv_Enable(),因为 BoostConv_Start() API 调用此函数,它是
开始组件操作的首选方法。
参数:
None(无)
Return Value
(返回值):
None(无)
Side Effects
(副作用):
None(无)
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升压转换器 (BoostConv)
void BoostConv_Disable(void)
说明:
此函数禁用升压模块。
参数:
None(无)
Return Value
(返回值):
None(无)
Side Effects
(副作用):
None(无)
固件源代码示例
PSoC Creator 在“查找示例项目”对话框中提供了很多包括原理图和代码示例的示例项目。要获
取组件特定示例,请打开组件目录中的对话框或原理图中的组件实例。要获取通用的示例,请打
开 Start Page(开始页)或 File(文件)菜单中的对话框。根据需要,使用对话框中的 Filter
Options(滤波器选项)可缩小可选项目的列表。
有关更多信息,请参见 PSoC Creator 帮助中的“Find Example Project(查找示例项目)”
主题。
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升压转换器 (BoostConv)
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功能描述
图 1. 升压转换器的应用
默认情况下升压模块电路被启动,这种情况下 VBOOST 电压向处理器启动供电。并且默认情况下,
升压模块配置为输出 1.8V 电压的有效模式。当 BoostConv 组件放置在项目中时,它提供升压硬
件模块配置寄存器的访问。通过在组件配置对话框中进行设置,BoostConv_Start() 函数可以配置
BoostConv 组件。
升压模块寄存器由 VBOOST 电源来供电。VBOOST 输出不允许降至 1.4 V 以下。如果 VBOOST 允许降
至 1.4 V 以下,则会丢失寄存器内容。如果发生上述这些情况时,固件必须重载这些寄存器。
升压转换器硬件使用片上固定功能的引脚,如上述原理图中所示。这些信号未在 BoostConv 组件
中显示。
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升压转换器 (BoostConv)
输入电压大于编程输出电压的操作
当控制寄存器 2 (BOOST_CR2) 时:位 1 (eqoff) = 0,当输入电压大于编程输出电压时,输出电
压将跟随输入电压。如下所示:
ƒ
ƒ
输出电压 = 编程电压(输入 < 编程)
输出电压 = 输入电压(输入 > 编程)
当控制寄存器 2 (BOOST_CR2) 时:位 1 (eqoff) = 1,输出电压将不跟随输入电压,直到电感和
输出引脚之间的外部肖特基二极管或芯片内部二极管正向偏置。其影响是输入电压和输出电压间
相差二极管压降正向偏置压降,如下所示:
ƒ
ƒ
输出电压 = 编程电压(输入电压 < 编程电压)
输出电压 = 输入电压 – 二极管压降(输入电压 > 编程电压 + 二极管压降 )
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升压转换器 (BoostConv)
直流和交流电气特性
下列值表示期望的性能,它们基于初始特性数据。除非下表另行指定,否则操作条件如下:VBAT
= 2.4 V、VOUT = 2.7 V、IOUT = 40 mA、FSW = 400 kHz、LBOOST = 10 µH、CBOOST = 22 µF || 0.1
µF
电感升压调节器直流规范
参数
VBAT
IOUT
说明
最小值
典型值
最大值
单位
T = –35 °C to +65 °C
0.5
–
3.6
V
超过整体温度范围
0.68
–
3.6
V
VBAT = 1.6–3.6 V,VOUT = 3.6–5.0 V,外
部二极管
–
–
50
mA
VBAT = 1.6–3.6 V,VOUT = 1.6–3.6 V,内
部二极管
–
–
75
mA
VBAT = 0.8–1.6 V,VOUT = 1.6–3.6 V,内
部二极管
–
–
30
mA
VBAT = 0.8–1.6 V,VOUT = 3.6–5.0 V, 外
部二极管
–
–
20
mA
VBAT = 0.5–0.8 V,VOUT = 1.6–3.6 V, 外
部二极管
–
–
15
mA
–
–
700
mA
升压活动模式
–
200
–
µA
升压待机模式,32-kHz 外部晶振,IOUT
< 1 µA
–
12
–
µA
1.8 V
1.71
1.80
1.89
V
1.9 V
1.81
1.90
2.00
V
2.0 V
1.90
2.00
2.10
V
输入电压
包括启动
负载电流 1 2
ILPK
电感峰值电流
IQ
静态电流
VOUT
条件
升压输出电压范围
34
1
如果输出电压高于 3.6 V,则需要外部肖特基二极管。
2
当输出电压 ≤ 4x 输入电压时,将应用最大输出电流。
3
基于器件特性(未经过生产测试)。
4
在升压频率为 2 MHz 时,VBOOST 限定为 2 × VBAT。在 400 kHz 时,VBOOST 限定为 4 × VBAT。
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参数
升压转换器 (BoostConv)
说明
条件
最小值
典型值
最大值
单位
2.4 V
2.28
2.40
2.52
V
2.7 V
2.57
2.70
2.84
V
3.0 V
2.85
3.00
3.15
V
3.3 V
3.14
3.30
3.47
V
3.6 V
3.42
3.60
3.78
V
4.75
5.00
5.25
V
5.0 V
需要使用外部二极管
RegLOAD
负载调节
–
–
3.8
%
RegLINE
线路调节
–
–
4.1
%
η
效率
LBOOST = 10 µH
70
85
–
%
LBOOST = 22 µH
82
90
–
%
感应升压调节器交流规范
参数
说明
VRIPPLE
纹波电压
(峰到峰)
FSW
开关频率
条件
最小值 典型值 最大值
VOUT = 1.8 V, FSW = 400 kHz,
IOUT = 10 mA
单位
–
–
100
mV
–
0.1、
0.4 或
2
–
MHz
组件更改
本节介绍组件与以前版本相比的主要更改。
版本
更改说明
2.0.a
数据手册纠正
2.0
移除了 PSoC 5 支持的参考。
更改/影响原因
组件不受 PSoC 5 支持。
更新了 BoostConv_Start() 和 BoostConv_Stop() 函数 预期使用情况是使用升压向片下器件供电,因此
与设置/恢复模式及电压
固件预测将启动/停止升压。
1.50.a
补充了新参数“Vin = Vsel 时禁用电池自动连接到输
出”。更新了 BoostConv_Init() 函数,同时在 VIN =
VSEL 时禁用电池自动连接到输入。
要允许用户配置输出电压是否应在 VBAT > VBOOST
时跟踪输入电压,或只在二极管为正向偏置之后
跟踪(因此输出跟踪输入 — 二极管下降)。
在数据手册中补充了自动 Thump 支持注解
PSoC 3 ES2 和 PSoC 5 中的芯片错误
向组件中添加了信息,以说明它与芯片修订版的兼容
如果组件在不兼容的芯片上使用,该工具将报告
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升压转换器 (BoostConv)
版本
更改说明
性。
更改/影响原因
错误/警告。如果发生此情况,请更新到支持您的
目标器件的修订版。
向数据手册中添加了特性数据
删除了数据手册中的睡眠模式参考
组件不支持睡眠模式。
对数据表进行了少量编辑和更新
1.50
补充了 PSoC 3 Production 芯片支持。补充了 3 个
API 函数:
升压转换器支持欠压信号生成功能。
void BoostConv_EnableInt(void);
void BoostConv_DisableInt(void);
uint8 BoostConv_ReadIntStatus(void);
补充了 API 函数:
void BoostConv_SelExtClk(uint8);
补充了 BoostConv_Init() 函数。
要支持升压转换器选择外部开关时钟源:ILO 或
ECO。
为了符合公司标准,并提供 API 以便无需启动组
件即可初始化/恢复组件。
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或其他权利以明示或暗示的方式授予任何许可。除非与赛普拉斯签订明确的书面协议,否则赛普拉斯产品不保证能够用于或适用于医疗、生命支持、救生、关键控制或安全应用领域。此外,对于
可能发生运转异常和故障并对用户造成严重伤害的生命支持系统,赛普拉斯不授权将其产品用作此类系统的关键组件。若将赛普拉斯产品用于生命支持系统中,则表示制造商将承担因此类使用而
招致的所有风险,并确保赛普拉斯免于因此而受到任何指控。
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自所有者所有。
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编译或演示。
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关键组件。若将赛普拉斯产品用于生命支持系统中,则表示制造商将承担因此类使用而招致的所有风险,并确保赛普拉斯免于因此而受到任何指控。
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