개요: MAX9877 오디오 서브시스템 IC는 I²C 버스에 연결된 모든 소자가 로직 하이 상태에서 SDA와 SCL 라인 모두 아이들 상태에 놓인다는 것을 예상하여 설계되었다. 따라서 이 소자는 SDA와 SCL의 로직 하이 상태에 의존하여 최소 셧다운 소비 전류를 제공한다. 이 애플리케이션 노트에서는 MAX9877이 셧다운될 때 SDA와 SCL을 로직 로우로 설정해야 하는 시스템에서 최소 셧다운 전류를 구현하는 세 가지 방법에 대해 설명한다.
모든 일반적인 애플리케이션에서 I²C 버스에 연결된 소자는 로직 하이 상태에서 SDA와 SCL 라인이 모두 아이들 상태에 놓인다고 생각한다. MAX9877 오디오 서브시스템 IC는 이러한 예상을 바탕으로 설계되었으며, 그 결과 최소 셧다운 소비전류를 달성하기 위해 SDA와 SCL의 로직 하이 상태에 의존한다. 본문에서는 최소 셧다운 전류를 구현하기 위해 MAX9877이 셧다운될 때 SDA와 SCL을 로직 로우로 설정할 수 있는 시스템에서 사용할 수 있는 세 가지 방법을 설명한다.
방법 1—약한 풀 업 추가
첫 번째 방법은 각 SDA 및 SCL에 대해 약한 전압 분배기를 추가로 사용하여 정상 풀 업 저항이 동작하지 않을 때 라인 전압을 설정하는 것이다. 그림 1은 이 방법으로 구현된 회로도를 보여준다.
그림 1. 약한 전압 분배기는 SDA 및 SCL 라인의 전압을 설정하는 데 사용되며, 절연 다이오드는 풀 업 전압이 접지로 구동될 때 전류의 소비를 방지한다.
SDA 및 SCL의 2MΩ 저항 쌍은 배터리 전압을 분배하여 SDA와 SCL의 전압이 I²C 마스터의 최대 정격을 초과하지 못하도록 한다. 4.2V ~ 3.2V 범위의 배터리 전압에서 SDA와 SCL의 전압은 2.1V ~ 1.6V 사이에서 설정되며, 이 범위는 MAX9877의 입력 고전압을 넘기에 충분하다.
다이오드는 출력이 접지로 구동될 때 디스에이블된 VDDIO 전원이 전류를 소비하지 않도록 한다. 전원이 디스에이블될 때 하이 임피던스 출력을 갖는 경우 다이오드는 생략할 수 있다.
이 방법은 또한 I²C 마스터와 버스의 다른 모든 소자의 출력이 셧다운 시 하이 임피던스라고 가정한다. 그러나 I²C 마스터의 전원이 제거되어 내장된 ESD 보호 기능에 의해 출력이 0V 전원 전압으로 클램핑될 경우 이러한 가정은 올바르지 않을 수도 있다. 이런 경우가 흔하지는 않지만, 만약 그렇다면 방법 2 또는 3을 사용하여 SDA와 SCL을 하이로 풀링해야 한다.
방법 2—레벨 변환기
시스템 인터페이스가 셧다운되었을 때 버스의 다른 소자가 하이 임피던스 상태라는 것을 확신할 수 없는 경우 단일 n채널 향상 MOSFET을 사용하여 각 버스 라인을 나머지 시스템으로부터 절연할 수 있다. 그런 다음 추가적인 풀 업 저항을 사용하여 버스의 MAX9877 사이드에서 로직 레벨을 하이로 설정한다.
그림 2는 이 방법을 어떻게 구현하는지 보여준다. VDDIO는 시스템의 I²C 풀 업 전압이다. 4개 저항은 모두 시스템의 I²C 타이밍 요구사항을 기준으로 선택해야 한다. n채널 MOSFET은 양방향 레벨 변환기 역할을 하므로 정상 동작을 간섭하지 않으면서 로직 레벨을 MAX9877과 베이스밴드에 대해 각기 다르게 설정할 수 있다. VDDIO 전원이 디스에이블될 때 레벨 변환기는 MAX9877의 SDA와 SCL 핀을 하이 상태로 유지하여 셧다운 전류를 최소화한다.
그림 2. n채널 MOSFET 레벨 변환기를 추가하여 시스템의 버스 라인을 절연한다.
방법 3—하이 사이드 전원 스위치
MAX9877의 셧다운 전류를 최소화하는 마지막 방법은 하이 사이드 스위치를 MAX9877 전원과 직렬로 배치하는 것이다. 이렇게 하면 필요 시에 전원을 배터리로부터 완전히 분리하여 MAX9877의 셧다운 전류를 1µA 미만으로 낮출 수 있다.
그림 3은 하이 사이드 스위치를 MAX9877에 연결하는 방법을 보여준다. MAX9877에는 2개의 전원 핀(VDD 및 PVDD)이 있으며, 이 핀들은 항상 서로 0.3V 이내에 있어야 한다. 단일 전원 스위치를 사용하여 전원을 동일한 전압으로 유지하고 부품 수를 최소화한다.
그림 3. MAX9877 전원과 직렬로 연결된 하이 사이드 전원 스위치는 최소한의 셧다운 전류를 구현한다.