TPS2541A USB 充电端口控制器和带输出放电的 2.5A 电源开关数据手册

TPS2540/40A 和 TPS2541/41A 是限流 USB 端口电源开关与 USB 2.0 高速数据线 （D+/D-） 开关和 USB 充电端口识别电路的组合。应用包括笔记本电脑和其他智能 USB 主机设备。宽带宽 （2.6 GHz） 数据线开关还具有低电容和低导通电阻，允许信号以最小的边沿和相位失真通过。TPS2540/40A/41/41A 可监测 D+ 和 D-，为兼容的客户端设备提供正确的握手协议。
*附件：tps2541a.pdf

TPS2540/40A/41/41A 支持以下充电逻辑方案：

• USB 2.0 BC1.2
• 中国电信标准 YD/T 1591-2009
• 分频器模式，兼容 iPod 和 iPhone 等 Apple 设备

CTL1-CTL3 逻辑输入用于选择 TPS2540/40A 和 TPS2541/41A 提供的各种充电模式之一。这些充电模式允许主机设备在专用充电端口 （DCP）（壁式适配器仿真）、充电下行端口 （CDP）（支持 1.5A 的有源 USB 2.0 数据通信）或标准下行端口 （SDP） USB 2.0 模式（支持 500mA 的有源 USB 2.0 数据通信）之间进行选择。TPS2540/40A/41/41A 还集成了自动检测功能，支持电池充电规范 （BC1.2） 的 DCP 方案和分压器模式，无需外部用户交互。

TPS2540A 自动检测模式还具有更长的分离检测时间，因此它可以支持某些独特的不合规设备。TPS2540/40A/41/41A 配电开关适用于可能遇到重电容负载和短路的应用，在单个封装中集成了 73mΩ N 沟道 MOSFET。当输出负载超过限流阈值时，使用恒流模式。ILIM_SEL logic input 选择两个限流阈值之一，每个阈值都可通过外部电阻器单独调节。其他 USB 开关功能包括去毛刺输出故障报告 （FAULT） 和逻辑电平使能 EN （TPS2540/40A） 或 OUT 放电控制 DSC （TPS2541）。对于 TPS2540/40A，模式“000”用于强制输出放电。

特性

• 符合 DCP 和 CDP 的电池充电规范 BC1.2
• 符合中国电信行业标准 YD/T 1591-2009
• 支持大多数可用 Apple 设备和/或符合 BC1.2 标准的设备的睡眠模式充电
• 兼容 USB 2.0 和 3.0 电源开关要求
• 2.6GHz 带宽 USB 2.0 数据开关
• 73mΩ（典型值）高侧 MOSFET
• 可调电流限制高达 2.8 A（典型值）
• 通过 CTLx=000 （TPS2540/40A） 或 DSC （TPS2541/41A） 输入进行 OUT 放电
• 更长的分离检测时间 （TPS2540A/41A），支持其他传统设备
• 采用 16 引脚 QFN 封装

参数

方框图

1. 概述

TPS2541A是一款集成了电流限制USB端口电源开关和USB充电端口识别电路的芯片，适用于笔记本PC和其他智能USB主机设备。它支持USB 2.0高速数据传输，并具有低电容和低导通电阻特性，允许信号以最小边缘和相位失真通过。

2. 主要特性

• ‌USB充电标准支持‌：符合电池充电规范BC1.2和中国电信行业标准YD/T 1591-2009。
• ‌电流限制‌：可调电流限制高达2.8A（典型值）。
• ‌高带宽数据开关‌：2.6 GHz带宽，适用于USB 2.0数据信号。
• ‌自动检测模式‌：支持DCP（专用充电端口）和CDP（充电下游端口）模式的自动检测。
• ‌多种充电模式‌：通过CTL1-CTL3逻辑输入选择DCP、CDP或SDP（标准下游端口）模式。
• ‌输出放电功能‌：通过DSC引脚控制输出电容的放电。
• ‌长脱离检测时间‌：支持特定非标准设备的长时间脱离检测。

3. 功能描述

• ‌电流限制与保护‌：当输出负载超过电流限制阈值时，芯片进入恒流模式，防止过载和短路损坏。
• ‌故障报告‌：FAULT引脚在过流或过温条件下输出低电平信号。
• ‌热保护‌：内置热传感电路，在结温过高时自动关闭开关。
• ‌使能控制‌：通过EN/DSC引脚控制芯片的开启和关闭。
• ‌数据路径开关‌：在CDP或SDP模式下，D+和D-数据线开关导通，允许数据传输和握手信号。

4. 应用

• ‌USB端口/集线器‌
• ‌笔记本PC‌
• ‌智能USB主机设备‌

5. 封装与尺寸

• ‌封装类型‌：16引脚QFN封装（RTE包装）
• ‌尺寸‌：详细尺寸信息请参考数据手册中的封装尺寸图。

6. 电气特性

• ‌静态漏源导通电阻‌：典型值为73 mΩ
• ‌过流响应时间‌：典型值为1.5 μs
• ‌供电电压范围‌：4.5V至5.5V
• ‌连续输出电流‌：高达2.5A

7. 典型应用电路

数据手册中提供了典型应用电路图，展示了如何将TPS2541A与USB端口、主机控制器和其他外围设备连接。

8. 布局指南

• 建议将TPS2541A放置在靠近USB输出连接器和输出引脚滤波电容的位置。
• 将裸露的Power PAD连接到系统地平面，以改善热性能。
• 在IN引脚附近放置0.1 μF旁路电容，以减少电源瞬态响应。

9. 结论

TPS2541A是一款功能强大的USB充电端口电源开关和控制器，适用于需要精确电流控制和多种充电模式的智能USB设备。其高带宽数据开关和低电容特性使得它成为高速数据传输应用的理想选择。