SIM 卡接口电平转换器

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较新的工艺节点降低了新无线基带处理器的电压，所以需要使用电压电平转换器，以便与 B 类和 C 类 SIM（用户身份模块）卡解决方案通信，并支持未来 1.2 V 的 IO 电压。

Nexperia（安世半导体）新推出的电压电平转换器产品，可用于与 SIM 卡的低电压主机接口连接。这些 SIM 卡电平转换器通过转换系统芯片 IO 和最新及传统 SIM 卡的低电压，支持最新的手机芯片组创新。

NXT4557GU 和 NXT4556UP 均配备双电源 SIM（用户身份模块）卡解决方案，用于与手机（主机）SIM卡的无线基带处理器接口连接。此双电源电压转换支持的主机处理器侧电源电压为 1.08 V 至 1.95 V，SIM 卡侧电源电压为 1.8 V 或 3.3 V。Nexperia（安世半导体）的 SIM 卡转换器支持 B 类（3.0 V ± 10%）和C类（1.8 V± 10%）两个 SIM 卡接口标准。这些转换器具有双向 IO、单向复位和时钟通道。内部电平转换器允许主机控制器以低至 1.08 V 的电压工作，连接 1.8 V 或 3 V 的 SIM 卡接口。

主机侧的低工作电流（8uA）及小于 1uA 的关机电流可大幅度提高电池寿命 NXT4557GU 和 XT4556UP 采用无引脚 XQFN10（1.40 mm × 1.80 mm）和 WLCSP9（1.05 mm × 1.05 mm）封装。

应用

▶ 手机、平板电脑、笔记本电脑

▶ 无线调制解调器

▶ 多SIM卡接口

▶ 无线销售点终端

▶ 远程信息控制单元

特性

▶ 支持SIM和主机侧宽电压范围

• 主机侧= VHOST =  1.08 V – 1.98 V

• SIM侧 = VCC_SIM= 1.62 V – 3.6 V

▶ 内置关闭序列：

• 根据ISO7816-3处理关闭序列

• 关机模式下低电流消耗<1uA

• VCC_SIM的高阈值开关电平允许SIM供电掉电时快速关闭

• NXT4557带EN引脚，NXT4556不带EN引脚

▶ 智能ONE SHOT可在I/O通道上实现低传播延迟

▶ 高时钟频率(25MHz)支持系统级灵活性

▶ 支持3个通道，其中RST_HOST、CLK_HOST为单向，IO_HOST 为双向

▶ －40 °C至85 °C之间可正常工作

优势

▶ 低功耗

▶ 低传播延迟

• VHOST = 1.2 V；VCC_SIM = 1.8 V, 3.6 V；TPD  = 20 ns

• VHOST = 1.8 V；VCC_SIM = 1.8 V, 3.6 V；TPD  = 12 ns

▶ 符合EMI和ESD要求

• 所有SIM卡接触引脚上提供±8 kV IEC61000-4-2 ESD保护

• SIM侧驱动器的EMI电阻可过滤EMI影响

▶ 支持基于推挽和开漏的应用

▶ 内置上拉电阻可降低待机模式的“功耗”和“BOM成本”

▶ 提供XQFN10和WLCSP9封装

NXT4557GU 和 NXT4556UP 两款双向电平转换器用于连接带单个低压主机侧接口的 SIM 卡。NXT4557GU 和 NXT4556UP 具有三个电平转换器，用于在 SIM 卡和主机微控制器之间进行 DATA、RST 和 CLK 信号转换。高速电平转换器可支持 B 类、C 类 SIM 卡，并支持未来的 IO 电压为 1.2 V 的主机处理器。

图 1 展示了开漏应用中典型的低输入电平到高电平转换。

图1：IO_主机和IO_SIM通信的低电平到高电平转换

图 2 和图 3 为带和不带 EN 引脚的 SIM 卡电平转换器的功能视图。如下图所示，NXT4557GU 带 EN 引脚，NXT4556UP 不带 EN 引脚。

RST 和 CLK 通道是从主机到 SIM 卡侧的单向电平转换器。IO 通道不需要专用输入信号来控制从 IO_主机到 IO_SIM 或从 IO_SIM 到 IO_主机的数据流向。当两边都处于高电平状态时，可以改变方向。

图2：带EN引脚的SIM卡转换器模块及功能图(NXT4557GU)

图3：不带EN引脚的SIM卡转换器模块及功能图(NXT4556UP)

关闭序列

ISO 7816-3 规范规定了 SIM 卡信号的关闭序列，以确保正确禁用 SIM 卡，节省电量。此外，在热插拔期间，有序地关闭信号有助于避免任何不当写入和数据损坏。对于其他情况，比如从手机取出电池可能导致的不正常关机，或者系统崩溃时电池电量非常低，那么系统 LDO 将迅速放电给 SIM 卡。微控制器（主机）将考虑所有情况并尽力确保关闭序列正常。

NXT4557GU 中的高电平有效EN引脚使转换器能够正常工作。根据 ISO-7816-3 要求，EN引脚高电平到低电平转换会启动 SIM 卡引脚上的关闭序列。NXT4557GU 符合所有 ETSI、IMT-2000 和 ISO-7816 SIM/智能卡接口要求。对于 NXT4556GU，VCC_SIM 掉电会根据 ISO-7816-3 要求启动 SIM 卡引脚关闭序列。

带EN引脚的关闭序列 - NXT4557GU

当使能（EN）置为低电平或 VCC_SIM 降至 Vdis （UVLO_AC）以下时，将启动此关闭序列。图4 a)显示了EN为低电平时启动的关闭序列。图4 b)显示了 VCC_SIM 掉电时启动的关闭序列。关闭序列从下拉 RST_SIM 输出开始。一旦RST_SIM被调为低电平，CLK_SIM 和 IO_SIM 的电平也将依次被拉为低电平。SIM 引脚的内部下拉电阻用于拉低SIM通道的电平。图 2 中显示了拉低 SIM 侧三个引脚的内部下拉电阻 Rpd。关闭序列在几微秒内即可完成。间隔时间(Δt)通常为 4 μs。

图4：NXT4557 SIM卡转换器RST_SIM、CLK_SIM和IO_SIM的关闭序列

NXT4556UP关闭序列（不带EN引脚）

VCC_SIM 降至 Vdis（UVLO_AC）以下时，将启动关闭序列。图 5 显示了 VCC_SIM 掉电时启动的关闭序列。

关闭序列从下拉 RST_SIM 输出开始。一旦 RST_SIM 被调为低电平，CLK_SIM 和 IO_SIM 的电平也将依次被拉为低电平。SIM 引脚的内部下拉电阻用于拉低 SIM 通道的电平。关闭序列在几微秒内即可完成。间隔时间(Δt)通常为 4 μs。

图5：NXT4556 SIM卡转换器RST_SIM、CLK_SIM和IO_SIM的关闭序列

文章来源：唯样商城，Nexperia官方授权线上元器件**商