TPS25854-Q1 带减载功能的单个 3-A USB Type-C® 充电端口控制器技术文档总结

TPS2585x-Q1 是一款集成式 USB 充电端口解决方案，包括一个同步、高效的 DC/DC 转换器以及用于实现 USB 电池充电 1.2 和 Type-C 端口的集成检测和控制。

TPS2585x-Q1 是一款高度集成的 USB Type-C 充电控制器，适用于单端口应用。
*附件：tps25854-q1.pdf

该器件集成了一个带有内部功率 MOSFET 的单片、同步、整流、降压、开关模式转换器和一个带充电端口自动检测的 USB 限流开关。TPS2585x-Q1 提供紧凑、高效的解决方案，在宽输入电源范围内具有出色的负载和线路调节能力。同步降压稳压器采用峰值电流模式控制工作，并经过内部补偿以简化设计。对于TPS25854-Q1，FREQ引脚上的电阻器将开关频率设置为200 kHz至800 KHz之间。对于TPS25855-Q1，FREQ引脚上的电阻器将开关频率设置为200 kHz至3 MHz之间。工作频率低于400 kHz可提高系统效率。高于 2.1 MHz 的工作频率避开了 AM 无线电频段，并允许使用更小的电感器。

TPS2585x-Q1 集成了标准 USB Type-C 端口控制器功能，包括用于 3A 和 1.5A 电流通告的配置通道 （CC） 逻辑。电池充电（修订版 1.2）集成为使用 USB 数据线信令确定 USB 端口电流源功能的非 Type-C 传统 USB 设备提供了所需的电气签名。

TPS2585x-Q1 支持智能热调节。输出电流可根据外部TS阈值进行调节。此外，该器件还集成了可满足USB3.1电源要求的VCONN电源。该器件由于系统集成度高且占地面积小，特别适合单端口应用。

TPS2585x-Q1 输出电压固定为 5.1 V。该器件还集成了一个精密电流检测放大器，用于用户可编程电缆压降补偿和电流限制调谐，最大电缆补偿电压限制为400 mV。电缆补偿通过改变降压稳压器输出电压与负载电流线性变化，以抵消汽车布线中由于导线电阻而导致的压降，帮助便携式设备在重负载下以最佳电流和电压充电。无论负载电流如何，在连接的便携式设备上测得的总线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。

TPS2585x-Q1 为 USB 充电和系统作提供各种安全功能，包括外部负热敏电阻监控、逐周期电流限制、打嗝短路保护、欠压锁定、总线过流和芯片过热保护。

该器件系列采用 25 引脚、3.5 mm × 4.5 mm QFN 封装。

特性

• 符合 AEC-Q100 标准，适用于汽车应用：
  • 温度等级 1：T一个范围 –40°C 至 +125°C
  • HBM ESD 分类等级 H2
  • CDM ESD 分类等级 C5
• 针对超低 EMI 要求进行了优化：
  • 符合CISPR25 5 级标准
  • HotRod™ 封装可最大限度地减少开关节点振铃
  • 扩频可减少峰值排放
• 同步降压稳压器
  • 400 KHz 时的高效率：V 时为 96% 在 = 12 V，我 总线 = 3 安
  • 18mΩ/10mΩ低R DS（开） 降压稳压器 MOSFET
  • 工作电压范围：5.5 V 至 26 V，可承受 36V 输入
  • 可调频率：200 kHz 至 3 MHz （TPS25855-Q1）
  • 可调频率：200 kHz 至 800 kHz （TPS25854-Q1）
  • 具有扩频抖动功能的FPWM
  • 固定的5.1V输出电压
• 内部电源路径：
  • 7mΩ/7mΩ低R DS（开） 内部 USB 功率 MOSFET
  • 高精度 USB 端口的可编程电流限制：3.4 A 时为 ±10%
  • 输出：5.1 V，200 mA 电源，用于辅助负载
• USB 线路压降补偿：可编程，最大 400 mV
• 符合 USB-IF 标准
  • Type-C 修订版 1.3
    • CC 上的 3-A 功能通告
    • V总线应用和放电
    • V控制室电源：200 mA
    • USB 电缆极性检测 （POL)
  • 自动 DCP 模式：
    • 短路模式符合 BC1.2 和 YD/T 1591 2009
    • 1.2V 模式
    • 2.7V 分压器 3 模式
• 减载与可编程 T一个
• 故障标志报告：USB 过流、热关断
• 用于可编程热过载保护的热警告标志
• 设备 TJ范围：–40°C 至 +150°C

参数

方框图

‌1. 产品概述‌

• ‌型号‌：TPS25854-Q1和TPS25855-Q1是德州仪器（TI）推出的单端口3A USB Type-C®充电控制器，集成同步降压DC/DC转换器和可编程电流限制功能。
• ‌关键特性‌：
  • 符合汽车级AEC-Q100标准（温度范围-40°C至+125°C）。
  • 支持超低EMI设计，满足CISPR25 Class 5标准。
  • 高效率同步降压稳压器（典型效率96% @12V输入，3A输出）。
  • 输入电压范围：5.5V至26V，可耐受36V瞬态电压。
  • 支持USB Type-C Rev 1.3协议及BC1.2充电标准。

‌2. 功能模块‌

• ‌降压转换器‌：
  • 固定5.1V输出，开关频率可调（TPS25854-Q1：200kHz-800kHz；TPS25855-Q1：200kHz-3MHz）。
  • 内置18mΩ/10mΩ低导通电阻MOSFET。
• ‌USB电源管理‌：
  • 7mΩ内部USB功率MOSFET，支持±10%精度的3.4A可编程电流限制。
  • 电缆压降补偿（最大400mV），确保终端设备充电稳定性。
• ‌保护机制‌：
  • 过流、过热保护（热关断阈值160°C）。
  • 输入过压保护（OVP）和欠压锁定（UVLO）。

‌3. 应用场景‌

• 汽车USB媒体集线器、充电端口及售后市场充电器。

‌4. 封装与引脚‌

• ‌封装‌：25引脚VQFN-HR（3.5mm×4.5mm）。
• ‌关键引脚功能‌：
  • ‌CC1/CC2‌：Type-C配置通道检测。
  • ‌ILIM‌：电流限制编程引脚。
  • ‌FAULT‌：故障指示（开漏输出）。

‌5. 设计支持‌

• ‌布局建议‌：优先缩短高频路径（如SW引脚至电感），优化热管理（通过散热过孔连接裸露焊盘）。
• ‌典型电路‌：包含输入/输出电容、电感及频率设置电阻（如RFREQ=49.9kΩ对应400kHz开关频率）。

‌6. 性能数据‌

• ‌效率‌：典型值96%（12V输入，3A负载）。
• ‌EMI性能‌：通过CISPR25 Class 5认证，支持扩频调制降低峰值辐射。

‌7. 文档补充‌

• 完整数据表包含电气特性、时序参数、典型应用电路及机械封装细节。