TPS25730：USB Type - C和USB PD控制器的卓越之選

在當(dāng)今的電子設(shè)備中，USB Type - C和USB PD技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛，為設(shè)備的充電和數(shù)據(jù)傳輸帶來了極大的便利。TPS25730作為一款高度集成的獨(dú)立式USB Type - C和電力輸送（PD）控制器，針對支持USB - C PD電源的純接收應(yīng)用進(jìn)行了優(yōu)化，為電子工程師提供了一個強(qiáng)大而可靠的解決方案。

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一、產(chǎn)品概述

TPS25730是一款專門為純接收USB Type - C和USB PD應(yīng)用設(shè)計的控制器。它集成了完全管理的電源路徑與強(qiáng)大的保護(hù)功能，可提供完整的USB - C PD解決方案。無需外部EEPROM、外部微控制器或任何類型的固件開發(fā)，通過電阻器引腳strap配置，用戶就可在其平臺上實(shí)現(xiàn)功能齊全的USB Type - C PD端口。

二、關(guān)鍵特性

（一）高度集成

集成了電源路徑管理和保護(hù)功能，減少了外部元件的使用，降低了設(shè)計復(fù)雜度和成本。

（二）完全可配置

具有引腳Strap配置選項(xiàng)，可針對不同的應(yīng)用需求進(jìn)行靈活配置。

（三）支持多種規(guī)格

兼容PD3.1最新電力輸送規(guī)格，也支持PD2和PD3，適用于各種USB - C PD應(yīng)用。

（四）強(qiáng)大的保護(hù)功能

集成過壓保護(hù)和反向電流保護(hù)，確保設(shè)備在各種異常情況下的安全運(yùn)行。

（五）寬溫度范圍支持

支持工業(yè)溫度范圍，可在惡劣的環(huán)境條件下穩(wěn)定工作。

三、產(chǎn)品規(guī)格詳解

（一）絕對最大額定值

不同引腳的輸入和輸出電壓范圍、電流限制以及溫度范圍都有明確的規(guī)定。例如，VIN_3V3的輸入電壓范圍為 - 0.3V至4V，VBUS IN和VBUS的輸入電壓范圍為 - 0.3V至28V等。在設(shè)計時，必須確保設(shè)備工作在這些額定值范圍內(nèi)，否則可能會導(dǎo)致設(shè)備永久性損壞。

（二）ESD額定值

該產(chǎn)品的靜電放電（ESD）防護(hù)能力也有相應(yīng)的指標(biāo)。如人體模型（HBM）下為 + 1000V，帶電設(shè)備模型（CDM）下為 ± 500V。這表明該產(chǎn)品具有一定的ESD防護(hù)能力，但在實(shí)際應(yīng)用中，仍需采取適當(dāng)?shù)腅SD防護(hù)措施，以確保設(shè)備的可靠性。

（三）推薦工作條件

明確了不同引腳的輸入電壓范圍、電流要求以及環(huán)境溫度范圍等。例如，VIN3V3的輸入電壓范圍推薦為3.0V至3.6V，環(huán)境溫度在不同電流條件下也有相應(yīng)的限制。遵循這些推薦工作條件，可以保證設(shè)備的最佳性能和可靠性。

（四）電容推薦

對不同引腳的電容值有詳細(xì)的推薦。如VIN_3V3引腳的電容推薦值為5 - 25μF，LDO_3V3引腳的電容推薦值為5 - 25μF等。合適的電容選擇可以改善電源的穩(wěn)定性和濾波效果。

（五）熱信息

給出了不同封裝形式下的熱阻參數(shù)，如TPS25730D的結(jié)到環(huán)境熱阻（ROJA）為57.4℃/W等。這些參數(shù)對于散熱設(shè)計非常重要，能夠幫助工程師合理設(shè)計散熱方案，確保設(shè)備在工作過程中不會因過熱而影響性能。

（六）電源特性

包括電源的欠壓鎖定閾值、LDO的輸出電壓和內(nèi)阻等參數(shù)。例如，LDO_3V3在特定條件下的輸出電壓范圍為3.0V至3.6V，VIN_3V3到LDO_3V3的內(nèi)阻（RLDO_3V3）在ILDO_3V3 = 50mA時為1.4Ω。了解這些電源特性有助于設(shè)計出穩(wěn)定可靠的電源系統(tǒng)。

（七）功耗

在不同工作模式下的功耗也有明確的指標(biāo)。如在Active Sink模式下，流入VIN_3V3的電流為3 - 6mA，在Idle Sink模式下為1.0mA等。低功耗設(shè)計可以延長設(shè)備的續(xù)航時間，提高能源利用效率。

（八）功率開關(guān)特性

對于內(nèi)部和外部的功率開關(guān)，都有詳細(xì)的特性參數(shù)。如TPS25730D的PPHV功率開關(guān)在不同溫度和電流條件下的電阻值，以及開關(guān)的開啟和關(guān)閉時間等。這些參數(shù)對于功率管理和電路設(shè)計至關(guān)重要。

四、引腳配置與功能

（一）引腳類型

包括輸入（I）、輸出（O）、輸入和輸出（I/O）等不同類型的引腳，每個引腳都有其特定的功能。

（二）關(guān)鍵引腳功能

1. ADCINx引腳：用于配置輸入，通過連接到LDO_3V3的電阻分壓器來控制設(shè)備的行為。
2. CC1和CC2引腳：用于USB Type - C的信號傳輸，需要通過推薦的電容進(jìn)行濾波。
3. GND引腳：必須連接到接地平面，確保設(shè)備的電氣接地良好。
4. I2Ct_SCL和I2Ct_SDA引腳：組成I2C接口，用于與外部設(shè)備進(jìn)行通信，可提供設(shè)備的狀態(tài)信息和控制設(shè)備的行為。

五、詳細(xì)工作原理

（一）USB - PD物理層

采用雙相標(biāo)記編碼（BMC）進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，通過CC1或CC2引腳輸出信號。在發(fā)送數(shù)據(jù)時，發(fā)射器會覆蓋CCy引腳的直流偏置，發(fā)送結(jié)束后恢復(fù)到高阻狀態(tài)。接收器則根據(jù)接收到的信號進(jìn)行解碼，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確接收。

（二）電源管理

可以從VIN_3V3或VBUS獲取電源。在正常情況下，由VIN_3V3供電；當(dāng)VIN_3V3電源不可用時，可從VBUS獲取電源，實(shí)現(xiàn)死電池啟動。電源管理電路還包括LDO，將電壓轉(zhuǎn)換為3.3V和1.5V，為內(nèi)部電路供電。

（三）功率路徑

TPS25730D具有集成的高壓負(fù)載開關(guān)PPHV，用于控制電源路徑；TPS25730S則具有高壓柵極驅(qū)動器PP_EXT，用于控制外部FET。功率路徑控制包括過壓保護(hù)（OVP）和反向電流保護(hù)（RCP），確保電源路徑的安全和穩(wěn)定。

（四）電纜插拔和方向檢測

通過模擬電路自動檢測USB Type - C電纜的插拔和方向，為設(shè)備的正常工作提供必要的信息。

（五）過壓保護(hù)

當(dāng)CC1或CC2引腳的電壓過高時，會采取保護(hù)措施，禁用USB PD發(fā)射器，防止設(shè)備損壞。

六、應(yīng)用與實(shí)現(xiàn)

（一）應(yīng)用場景

適用于電源工具、移動電源、零售自動化和付款設(shè)備、無線揚(yáng)聲器、耳機(jī)等各種個人電子產(chǎn)品和工業(yè)應(yīng)用。

（二）典型應(yīng)用設(shè)計

以桶形插孔替換應(yīng)用為例，TPS25730可以根據(jù)系統(tǒng)的電壓要求協(xié)商PD合同，支持5V、9V、12V、15V和20V的電壓，最大電流可達(dá)5A。通過配置ADCINx引腳，可以選擇支持的電壓和電流范圍。

（三）電源供應(yīng)建議

1. 3.3 - V電源：VIN_3V3是主要的電源輸入，需要連接推薦的電容到地，確保電源的穩(wěn)定性。
2. 1.5 - V電源：由LDO_3V3降壓得到，為內(nèi)部的低電壓數(shù)字和模擬電路供電，同樣需要連接推薦的電容。

   （四）布局設(shè)計

   對于TPS25730D和TPS25730S，都有相應(yīng)的布局指南。合理的布局可以保持高速信號的完整性，提高散熱性能。例如，將TPS25730放置在頂層，其組件放置在底層可以減小解決方案的尺寸；在布線時，需要遵循差分阻抗要求，確保信號的質(zhì)量。

七、總結(jié)

TPS25730作為一款優(yōu)秀的USB Type - C和USB PD控制器，具有高度集成、可配置性強(qiáng)、保護(hù)功能完善等諸多優(yōu)點(diǎn)。它為電子工程師提供了一個簡單而可靠的解決方案，能夠滿足各種純接收USB Type - C和USB PD應(yīng)用的需求。在實(shí)際設(shè)計中，工程師需要深入了解其特性、規(guī)格和工作原理，合理進(jìn)行引腳配置和布局設(shè)計，以充分發(fā)揮該產(chǎn)品的優(yōu)勢，設(shè)計出高質(zhì)量的電子設(shè)備。

各位電子工程師們，你們在使用類似的USB Type - C和USB PD控制器時，遇到過哪些挑戰(zhàn)和問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你們的經(jīng)驗(yàn)和見解。