TPS25840-Q1 USB-A SDP/CDP 充电端口转换器，带 STB 保护和电缆补偿数据手册

TPS2584x-Q1 是一款 USB Type-A BC1.2 充电解决方案，包括一个同步直流/直流转换器。通过电缆压降补偿，无论负载电流如何，Vbus 电压都保持恒定，确保连接的便携式设备即使在重负载下也能以最佳电流和电压充电。

TPS2584x-Q1 包括用于 DP 和 DM 直通的高带宽模拟开关。
*附件：tps25840-q1.pdf

TPS25840-Q1 还集成了 V 上的电池短路保护 总线 、DM_IN 和 DP_IN 引脚。这些引脚可承受高达 18 V 的电压。TPS25842-Q1 不支持数据线 （Dx） 对 V 短路蝙蝠保护。

同步降压稳压器采用电流模式控制工作，并经过内部补偿以简化设计。RT 引脚上的电阻器将开关频率设置在 300 kHz 和 2.2 MHz 之间。在 400 kHz 以下工作可提高系统效率。在 2.1 MHz 以上的工作频率可避开 AM 无线电频段，并允许使用更小的电感器。

TPS2584x-Q1 集成了使用 USB 数据线确定充电配置的传统设备所需的电气特征。

包括一个精准的电流感应放大器，用于用户可编程的电缆压降补偿和电流限制调整。电缆补偿通过与负载电流线性变化降压稳压器输出电压来抵消汽车布线中由于电线电阻引起的电压降，从而帮助便携式设备在重负载下以最佳电流和电压进行充电。无论负载电流如何，在连接的便携式设备上测得的 VBUS 电压都保持大致恒定，从而使便携式设备的电池充电器能够以最佳方式工作。

USB 规范要求 USB 充电端口限流，但为系统设计人员提供了合理的灵活性，可以根据系统要求选择过流保护级别。TPS2584x-Q1 使用新颖的双阈值电流限制电路，允许系统设计人员对降压稳压器的平均电流限制保护进行编程，或者选择在 CSN/OUT 和 BUS 引脚之间使用外部 NMOS 进行电流限制。NFET 实现使 TPS2584x-Q1 降压稳压器能够在 USB 端口上出现过流情况时为其他负载提供 5V 输出。

保护功能包括逐周期电流限制、打嗝短路保护、欠压锁定、VBUS 过压和过流、数据线 （Dx） 对 VBUS 短路以及芯片过热保护。

TPS25840-Q1 包括用于 DP 和 DM 直通的高带宽模拟开关，并支持数据线 （Dx） 对 VBAT 短路保护。TPS25842-Q1 不支持数据线 （Dx） 对 VBAT 保护的短路。

特性

• 符合 AEC-Q100 标准，适用于汽车应用：
  • 温度等级 1：–40°C 至 +125°C，T一个
  • HBM ESD 分类等级 H2
  • CDM ESD 分类等级 C5
• 功能安全
  • 提供有助于功能安全系统设计的文档
• 同步降压 DC/DC 稳压器
  • 输入电压范围：4.5 V 至 36 V
  • 输出电流：3.5 A
  • 5.1V 输出电压，精度为 ±1%
  • 电流模式控制
  • 可调频率：300 kHz 至 2.2 MHz
  • 与外部时钟的频率同步
  • 具有扩频抖动的 FPWM
  • 内部补偿，易于使用
• 符合 USB-IF 标准
  • 每个 USB BC1.2 的 CDP/SDP 模式
• 针对 USB 电源和通信进行了优化
  • 用户可编程 USB 电流限制
  • 电缆压降补偿高达 1.5 V
  • DP 和 DM 上的高带宽数据开关
  • 用于系统更新的客户端模式
• 集成保护
  • V总线Short-to-V （短至 V）蝙蝠保护
  • DP_IN 和 DM_IN 短路至 V 蝙蝠 （仅限 TPS25840-Q1）
  • DP_IN 和 DM_IN 短路至 V总线
  • DP_IN，DM_IN IEC 61000-4-2 等级
    • ±8 kV 接触放电和 ±15 kV 空气放电
• 故障标志报告
• 具有可湿性侧面的 32 引脚 QFN 封装

参数

方框图

TPS25840-Q1 是一款由 Texas Instruments 生产的适用于汽车应用的 USB Type-A BC1.2 5V 3.5A 输出、36V 输入的同步降压转换器。以下是该产品的关键特性和详细信息的总结：

1. 产品特性

• ‌AEC-Q100 认证‌：适用于汽车应用，温度等级 1，工作温度范围为 -40°C 至 +125°C。
• ‌功能安全‌：提供文档支持功能安全系统设计。
• ‌同步降压 DC/DC 调节器‌：
  • 输入电压范围：4.5V 至 36V
  • 输出电流：3.5A
  • 输出电压：5.1V，精度 ±1%
  • 电流模式控制
  • 可调频率：300kHz 至 2.2MHz
  • 支持外部时钟同步
• ‌符合 USB-IF 标准‌：支持 CDP/SDP 模式，符合 USB BC1.2 标准。
• ‌优化的 USB 电源和通信‌：
  • 用户可编程的 USB 电流限制
  • 高带宽数据开关支持 DP 和 DM
  • 客户端模式用于系统更新
• ‌集成保护‌：
  • VBUS 短路到 VBAT 保护
  • DP_IN 和 DM_IN 短路到 VBAT 保护（TPS25840-Q1 独有）
  • DP_IN 和 DM_IN 短路到 VBUS 保护
  • DP_IN、DM_IN 符合 IEC 61000-4-2 标准，±8kV 接触放电，±15kV 空气放电
  • 故障标志报告

2. 应用领域

• 汽车信息娱乐系统
• USB 媒体集线器
• USB 充电端口

3. 功能描述

• ‌降压调节器‌：采用固定频率峰值电流模式控制，内部补偿，简化设计。
• ‌使能/欠压锁定‌：通过 EN/UVLO 引脚控制开/关操作，支持通过外部电阻分压器设置系统欠压锁定水平。
• ‌开关频率和同步‌：开关频率可通过 RT 引脚上的电阻设置，或同步到外部时钟。
• ‌扩展频谱操作‌：减少 EMI，通过±6% 的开关频率扩展实现。
• ‌过电流和短路保护‌：提供可编程电流限制和逐周期电流限制，保护 USB 端口免受极端过载条件影响。
• ‌电缆补偿‌：通过负载电流线性增加 CSN/OUT 引脚电压，以补偿长线缆的 IR 压降，确保连接设备在最佳电流和电压下充电。
• ‌USB 端口控制‌：支持自动或主机辅助的 USB 端口电源管理，包括 SDP、CDP 和客户端模式。

4. 封装与尺寸

• 采用 32 引脚 QFN 封装，尺寸为 5.00 mm x 5.00 mm。

5. 热性能

• 提供不同封装选项的热阻信息，如 RHB0032R 封装的 θJA 为 28.7°C/W。

6. 布局指南

• 提供详细的 PCB 布局指南，包括输入和输出电容的放置、热管理、地平面和信号完整性考虑因素。