‌TPS2586x-Q1 双端口USB充电控制器技术文档总结

TPS2586x-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。

TPS2586x-Q1 是一系列高度集成的 USB 充电控制器，适用于 Type-C 和 Type-A 双端口应用。
*附件：tps25862-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、开关模式转换器和两个带充电端口自动检测的 USB 限流开关。TPS2586x-Q1 提供紧凑的解决方案，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。FREQ 引脚上的电阻器将开关频率设置为 200 kHz 和 3 MHz 之间。工作频率低于 400 kHz 可提高系统效率，工作频率高于 2.1 MHz 可避免 AM 无线电频段，并允许使用更小的电感器。

TPS2586x-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。TPS2586x-Q1 还集成了 VCONN 电源，可满足 USB3.1 电源要求。由于系统集成度高且占地面积小，该器件特别适合双端口应用。

由于 TPS2586x-Q1 支持智能热调节，因此可以通过 TS 引脚根据温度检测来调节输出电流和电压。该器件需要在 TS 引脚上连接一个 NTC 热敏电阻，以监控环境温度或 PCB 板温度，具体取决于 NTC 热敏电阻在 USB 充电模块或 PCB 板中的放置位置。选择不同的 NTC 热敏电阻，底部串联电阻可以改变减载温度。

TPS2586x-Q1 具有四种可选的 USB 输出电压设置：5.1 V、5.17 V、5.3 V 和 5.4 V。TPS2586x-Q1 集成了一个精密电流检测放大器，用于电缆压降补偿和用户可编程电流限制调整。电缆补偿仅在输出电压设置为 5.17 V 时可用。电缆补偿电压为90 mV，输出电流为2.4 A。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量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。

TPS2586x-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、OUT 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
  • 2.2 MHz 时的高效率：V 时为 93.6% 在 = 12 V，我 PA_BUS = 3 A 和 I PB_BUS = 2.4 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
  • 具有扩频抖动功能的FPWM
  • 可选输出电压：5.1 V、5.17 V、5.3 V、5.4 V
• 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：5.1V、200mA 辅助负载电源
• 线路压降补偿：2.4A 负载时为 90 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
  • 自动 DCP 模式 （TPS25860-Q1）：
    • 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
• 设备 TJ范围：–40°C 至 +150°C
• 故障标志报告 （TPS25862-Q1）：USB 过流、热关断
• USB 端口开和关控制 （TPS25862-Q1）

参数

方框图

‌1. 产品概述‌
TPS25860-Q1和TPS25862-Q1是德州仪器（TI）推出的汽车级双端口USB充电控制器，集成同步降压DC/DC转换器，支持Type-A和Type-C双端口充电，符合AEC-Q100标准（温度等级1：-40°C至+125°C）。主要特性包括：

• ‌低EMI设计‌：满足CISPR25 Class 5标准，支持2.2 MHz开关频率和扩频调制。
• ‌高效同步降压转换器‌：效率高达93.6%（12V输入，3A+2.4A输出），输入电压范围5.5V至26V（耐压36V）。
• ‌可编程电流限制‌：USB端口电流限制精度±10%（3.4A时），支持线损补偿（90mV@2.4A）。
• ‌Type-C兼容性‌：支持USB Type-C Rev 1.3协议，提供3A/1.5A电流广告、VBUS放电和VCONN电源（200mA）。
• ‌安全保护‌：过流、过热、欠压锁定（UVLO）及故障标志（TPS25862-Q1支持端口独立控制与故障指示）。

‌2. 关键功能‌

• ‌输出配置‌：通过VSET引脚设置输出电压（5.1V/5.17V/5.3V/5.4V），5.17V时启用线损补偿。
• ‌电流管理‌：
  • 支持双端口独立电流限制（默认Port A 3.55A，Port B 2.84A），可通过ILIM引脚外接电阻调整。
  • 两级过流保护（初级限流+1.6倍次级限流）。
• ‌热管理‌：
  • TS引脚外接NTC热敏电阻，实现温度监控与负载调节（如温度超阈值时降额输出）。
  • 热关断阈值166°C（典型值）。

‌3. 应用场景‌

• 汽车USB充电端口（前装/后装）。
• 车载媒体集线器（USB HUB）。

‌4. 封装与引脚‌

• ‌封装‌：25引脚VQFN-HR（3.5mm×4.5mm），热增强型设计。
• ‌关键引脚‌：
  • ‌SW/BOOT/IN‌：降压转换器开关节点、自举电容和输入电源。
  • ‌PA_BUS/PB_BUS‌：USB端口输出。
  • ‌PA_CC1/PA_CC2‌：Type-C配置通道引脚。

‌5. 设计支持‌

• ‌布局建议‌：优先缩短高频路径（如SW引脚至电感），加强散热（使用热过孔连接裸露焊盘）。
• ‌典型电路‌：需配置输入/输出电容、电感（如0.68μH@2.1MHz）、自举电容（100nF）。

‌6. 文档补充‌

• 包含详细电气特性、时序参数、典型性能曲线及EMI测试数据。
• 提供封装尺寸图、焊盘布局示例及钢网设计建议。

‌总结‌：TPS2586x-Q1系列是高度集成的汽车USB充电解决方案，兼具高效率、低EMI和灵活配置能力，适用于严苛的汽车电子环境。