MAX14640–MAX14644/MAX14651：下一代 USB 2.0 主機(jī)充電器適配器仿真器的卓越之選

在電子設(shè)備的充電與數(shù)據(jù)傳輸領(lǐng)域，USB 技術(shù)一直扮演著至關(guān)重要的角色。今天要為大家介紹的 MAX14640–MAX14644/MAX14651 系列產(chǎn)品，作為下一代 USB 2.0 主機(jī)充電器適配器仿真器，憑借其出色的性能和豐富的功能，為電子工程師們帶來了全新的設(shè)計(jì)思路和解決方案。

文件下載：MAX14641.pdf

產(chǎn)品概述

MAX14640–MAX14644/MAX14651 將 USB 高速模擬開關(guān)與 USB 適配器仿真電路完美結(jié)合。其中，MAX14640/MAX14651 具備 I2C 接口，可通過不同地址選項(xiàng)全面配置充電行為；而 MAX14641–MAX14644 則由兩個(gè) GPIO 輸入（CB1/CB0）控制，并支持 USB 數(shù)據(jù)和自動(dòng)充電器模式。在充電下游端口（CDP）直通模式下，這些器件能夠模擬 CDP 功能，同時(shí)支持正常的 USB 通信。

該系列產(chǎn)品具有 2A 高電流自動(dòng)檢測模式，其中 MAX14641 具備 1A 高電流強(qiáng)制模式。通過 I2C 配置，MAX14640/MAX14651 可支持多種專用充電器模式，如 DCP、Apple? 1A/2A 強(qiáng)制或 Apple 1A/2A 自動(dòng)模式。此外，所有器件在活動(dòng)狀態(tài)（S0）下支持 CDP 和標(biāo)準(zhǔn)下游端口（SDP）充電，在待機(jī)狀態(tài)（S3/S4/S5）下支持專用充電端口（DCP）充電，并且都支持通過監(jiān)測 DM 實(shí)現(xiàn)低速遠(yuǎn)程喚醒，MAX14642 還支持睡眠模式（S3）下的遠(yuǎn)程喚醒。

產(chǎn)品特性與優(yōu)勢

改善充電器互操作性

• USB (CDP) 仿真：精準(zhǔn)模擬 CDP 功能，確保與各類支持 CDP 的設(shè)備兼容。
• 智能 CDP 與萬無一失 CDP：提高充電效率和穩(wěn)定性，避免充電過程中的異常情況。
• 符合新 USB 電池充電 (BC) 修訂版 1.2 規(guī)范：保證產(chǎn)品的兼容性和可靠性。
• 向后兼容以前的 USB BC 版本：方便與舊設(shè)備進(jìn)行連接和充電。
• 符合中國 YD/T1591 - 2009 充電規(guī)范：滿足國內(nèi)市場的需求。
• 支持與 Apple BC 修訂版 1.2 兼容設(shè)備的待機(jī)模式充電：為蘋果設(shè)備提供更好的充電體驗(yàn)。

提供更大的應(yīng)用靈活性

• I2C 控制多種模式（MAX14640/MAX14651）：可根據(jù)不同的應(yīng)用場景靈活配置充電模式。
• CB0 和 CB1 引腳控制多種自動(dòng)和手動(dòng)充電器狀態(tài)：方便工程師進(jìn)行個(gè)性化設(shè)計(jì)。

集成高級功能提升性能

• 支持遠(yuǎn)程喚醒：方便設(shè)備在低功耗狀態(tài)下被喚醒，提高使用效率。
• 低電容 USB 2.0 高速開關(guān)切換充電模式：減少信號干擾，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性。
• 自動(dòng)電流限制開關(guān)控制：保護(hù)設(shè)備免受過大電流的損害。
• DP/DM 上的 ±15kV ESD 保護(hù)：增強(qiáng)設(shè)備的抗靜電能力，提高可靠性。

最小化 PCB 面積

采用 2mm x 2mm、8 引腳 TDFN 封裝，節(jié)省 PCB 空間，適合小型化設(shè)備的設(shè)計(jì)。

技術(shù)參數(shù)詳解

絕對最大額定值

該系列產(chǎn)品的電源電壓（VCC）、TDP、TDM、DP、DM、SDA、SCL 等引腳的電壓范圍為 -0.3V 至 +6V，任何端子的連續(xù)電流不超過 30mA，工作溫度范圍為 -40°C 至 +85°C，結(jié)溫最高可達(dá) +150°C，存儲(chǔ)溫度范圍為 -65°C 至 +150°C，焊接溫度（回流焊）為 +260°C。需要注意的是，超過這些絕對最大額定值可能會(huì)對設(shè)備造成永久性損壞。

封裝熱特性

TDFN 封裝的結(jié)到環(huán)境熱阻（θJA）為 83.9°C/W，結(jié)到外殼熱阻（θJC）為 37°C/W。詳細(xì)的封裝熱考慮信息可參考 www.maximintegrated.com/thermal - tutorial。

電氣特性

在電源供應(yīng)方面，VCC 供應(yīng)電壓在不同條件下有不同的取值范圍，如 CB0 = 高時(shí)為 5.5V，CB0 = 低時(shí)為 4.75V - 5.25V 等。模擬開關(guān)（DP、DM、TDP、TDM）的模擬信號范圍為 0V 至 VCC，TDP/TDM 導(dǎo)通電阻在不同條件下也有相應(yīng)的典型值和最大值。此外，還給出了 POR 延遲、動(dòng)態(tài)性能、DCP 內(nèi)部電阻、CDP 內(nèi)部電阻、CDP 高速比較器、CDP 低速比較器等各項(xiàng)電氣參數(shù)的詳細(xì)信息。

功能與工作模式

電阻分壓器

MAX14640–MAX14644/MAX14651 在數(shù)據(jù)線上配備內(nèi)部電阻分壓器網(wǎng)絡(luò)，以支持蘋果設(shè)備。在不使用時(shí)，電阻分壓器會(huì)斷開，以最小化電源電流，并且在直通模式下不連接。不同充電模式下，DP/DM 連接的電阻分壓器值有所不同，如 AM1 模式下 DP 上拉電阻為 75kΩ，下拉電阻為 49.9kΩ 等。

開關(guān)控制

• 數(shù)字控制（MAX14641–MAX14644）：由 CB0 和 CB1 邏輯輸入控制，可用于選擇自動(dòng)檢測充電器模式（AM）、直通模式（PM）、強(qiáng)制充電器模式（FM 和 AP）以及帶 CDP 仿真的直通模式（CM）。不同的輸入組合對應(yīng)不同的充電模式和狀態(tài)，例如 CB1 = CB0 = 0 時(shí)，MAX14641 進(jìn)入 2A 自動(dòng)檢測充電器模式（AM2），適用于蘋果設(shè)備。
• I2C 控制（MAX14640/MAX14651）：通過 MODE_SEL[2:0] 位控制設(shè)備的工作模式，除了支持 MAX14641–MAX14644 能進(jìn)入的所有模式外，還可配置為與蘋果和三星 Galaxy（SS 模式）設(shè)備兼容。

遺留 D+/D - 檢測

該系列產(chǎn)品支持使用 D+/D - 短路來指示充電準(zhǔn)備就緒的設(shè)備。通過監(jiān)測 DP 和 DM 端子的電壓，當(dāng)兩者都高于比較器閾值時(shí)觸發(fā)充電。

自動(dòng)外設(shè)復(fù)位

MAX14641–MAX14644 具有自動(dòng)電流限制開關(guān)控制輸出功能，當(dāng) USB 主機(jī)切換到或從待機(jī)模式切換時(shí)，可復(fù)位連接到 VBUS 的外設(shè)。在 CB0 或 CB1 的上升或下降沿，CEN 或 CEN 會(huì)脈沖 1s（典型值），MAX14644ETA + TCNE 為 2s（典型值）。

直通模式

如果將 MAX14640–MAX14644/MAX14651 配置為直通模式（PM），則 TDP/TDM 始終連接到 DP/DM，并且不會(huì)向 DP/DM 施加電阻分壓器或電源。

強(qiáng)制充電器模式

可配置為不同的強(qiáng)制專用充電端口（DCP）模式，VBUS 啟用，DP 和 DM 要么短路（FM），要么連接到電阻分壓器（其他模式）。不同強(qiáng)制模式下的電阻分壓器值也有所不同，如 SS 模式下 DP 上拉電阻為 30kΩ，下拉電阻為 10kΩ 等。

帶遠(yuǎn)程喚醒支持的自動(dòng)檢測

具備自動(dòng)檢測充電器模式（AM1/AM2），用于專用充電器和 USB 主機(jī)。通過監(jiān)測 DM 和 DP 上的電壓，結(jié)合連接的電阻分壓器來確定連接設(shè)備的類型。如果連接的是符合 USB 標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備，DP 和 DM 會(huì)短路以開始充電；當(dāng)充電設(shè)備移除后，DP 和 DM 之間的短路斷開，并應(yīng)用電阻分壓器。

帶 CDP 仿真的 USB 直通模式

支持在正常 USB 操作（S0 狀態(tài)）的直通模式下提供更高的充電電流能力。配備 CDP 檢測能力的外設(shè)設(shè)備，在充電主機(jī)支持 CDP 模式時(shí)，可根據(jù) USB 電池充電器規(guī)范 1.2 吸取充電電流。

I2C 接口與通信

MAX14640/MAX14651 包含一個(gè)與 I2C 兼容的接口，用于與主機(jī)控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，支持最高 400kHz 的時(shí)鐘頻率。SCL 和 SDA 需要連接上拉電阻到正電源。在進(jìn)行 I2C 通信時(shí)，主設(shè)備發(fā)送 START 條件、設(shè)備 I2C 地址、寄存器地址，然后通過 STOP 條件結(jié)束通信或通過 Repeated START 條件與另一個(gè) I2C 從設(shè)備通信。該系列產(chǎn)品有不同的 I2C 從地址，通過設(shè)置讀寫位可配置為讀模式或?qū)懩Ｊ?。?shù)據(jù)傳輸在 SCL 時(shí)鐘周期的上升沿進(jìn)行，SDA 上的數(shù)據(jù)在 SCL 高電平期間必須保持穩(wěn)定。同時(shí)，還介紹了單字節(jié)寫、突發(fā)寫、單字節(jié)讀、突發(fā)讀等操作的詳細(xì)步驟以及確認(rèn)位（ACK 和 NACK）的生成方法。

高 ESD 保護(hù)

所有引腳都集成了靜電放電（ESD）保護(hù)結(jié)構(gòu)，可防止在處理和組裝過程中遇到的高達(dá) ±2kV 人體模型（HBM）的靜電放電。DP 和 DM 引腳更是進(jìn)一步受到高達(dá) ±15kV（HBM）的 ESD 保護(hù)，且在正常操作和設(shè)備斷電時(shí)都能承受高 ESD。經(jīng)過 ESD 事件后，設(shè)備仍能繼續(xù)正常工作，不會(huì)出現(xiàn)閂鎖現(xiàn)象。ESD 性能受多種條件影響，如需詳細(xì)的可靠性報(bào)告，可聯(lián)系 Maxim。為保證全面的 ESD 保護(hù)，需要在 VCC 和 GND 之間連接 1μF 電容。

應(yīng)用領(lǐng)域

該系列產(chǎn)品適用于多種應(yīng)用場景，如筆記本電腦/臺式電腦、USB 集線器以及包括 iPod?/iPhone?/iPad? 在內(nèi)的通用充電器等。

總結(jié)

MAX14640–MAX14644/MAX14651 系列產(chǎn)品以其卓越的性能、豐富的功能和出色的兼容性，為電子工程師在 USB 充電和數(shù)據(jù)傳輸設(shè)計(jì)方面提供了強(qiáng)大的支持。無論是提高充電器互操作性、提供應(yīng)用靈活性，還是在性能提升和 PCB 面積優(yōu)化等方面，都表現(xiàn)出色。在實(shí)際應(yīng)用中，工程師們可以根據(jù)具體需求選擇合適的型號和工作模式，充分發(fā)揮該系列產(chǎn)品的優(yōu)勢，為各類電子設(shè)備打造高效、穩(wěn)定的充電和數(shù)據(jù)傳輸解決方案。大家在使用過程中遇到過哪些問題或者有什么獨(dú)特的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)?zāi)?？歡迎在評論區(qū)分享交流。