深入剖析TPS26750：USB Type - C与PD控制器的卓越之选

在当今电子设备飞速发展的时代，USB Type - C接口凭借其强大的功能和便捷的使用方式，成为了各种电子设备的标配。而与之相匹配的USB PD（Power Delivery）技术也日益成熟，为设备的充电和数据传输提供了更高效、灵活的解决方案。TPS26750作为一款高度集成的独立式USB Type - C和电力输送（PD）控制器，在USB - C PD电源应用领域展现出了卓越的性能。本文将深入剖析TPS26750的特性、应用及设计要点，为电子工程师们在相关设计中提供有价值的参考。

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一、TPS26750特性概览

1.1 认证与优化

TPS26750由USB - IF进行了PD3.1认证，这为新的USB PD设计提供了可靠的保障。它针对USB Type - C PD电源应用进行了优化，集成了I2C控制功能，可与TI电池充电器完美配合。同时，基于网络的GUI和预配置固件，为用户提供了直观、便捷的配置方式，显著降低了竞争性USB PD解决方案相关的复杂性。

1.2 功率范围与可编程电源

该器件支持扩展功率范围（EPR），包括供电端和受电端的EPR 28V、36V、48V和AVS，以及可编程电源（PPS）的供电端和受电端。独立PPS供电端控制TI电池充电器，为PPS受电端提供可编程接口，满足了不同应用场景下对功率和电源的多样化需求。

1.3 保护与检测功能

液体检测功能可直接在Type - C连接器上进行测量，并集成了错误处理和保护机制。完全管理的集成电源路径和保护，包括集成5V、3A和36mΩ拉电流开关，以及欠压、过压保护和限流功能，为电源路径提供了强大的浪涌电流保护。26V耐压CC引脚在连接到不兼容的器件时，也能提供可靠的保护。

1.4 其他特性

TPS26750还具备10个可配置GPIO，支持BC1.2充电，提供3.3V LDO输出，可在电池电量耗尽时提供支持。它通过3.3V或VBUS源供电，拥有1个I2C主要端口和1个I2C次级端口，为系统设计提供了丰富的接口选择。

二、引脚配置与功能详解

TPS26750采用RSM（QFN，32）封装，其引脚配置涵盖了多种功能。例如，ADCIN1和ADCIN2为配置输入引脚，需将电阻分压器连接到LDO_3V3；CC1和CC2是USB Type - C的I/O引脚，使用建议的电容器连接至GND以滤除噪声；POWER_PATH_EN用于外部负载开关的电源路径启用；GND引脚需连接地平面等。每个引脚都有其特定的功能和使用要求，工程师在设计时需严格按照数据手册进行连接和配置。

引脚名称	编号	类型 (1)	RESET	说明
ADCIN1	2	I	高阻态	配置输入｡将电阻分压器连接到 LDO_3V3 ｡
CC1	24	I/O	高阻态	USB Type - C 的 I/O ｡使用建议的电容器连接至 GND (CCCy) 来滤除噪声｡
POWER_PATH_EN	20	O	高阻态	外部负载开关的电源路径启用｡如果未使用 , 则保持悬空｡这不是逻辑电压电平输出｡
GND	11 、 12 、 14	-	-	地｡连接地平面｡

三、规格参数分析

3.1 绝对最大额定值

了解器件的绝对最大额定值对于确保其安全、可靠运行至关重要。TPS26750的输入和输出电压范围、拉电流和灌电流等参数都有明确的限制，超出这些范围可能会对器件造成永久损坏。例如，输入电压范围中，PP5V为 - 0.3V至6V，VIN_3V3为 - 0.3V至4V等。

3.2 ESD等级

该器件的ESD等级在人体放电模型（HBM）下为±1000V，充电器件模型（CDM）下为±500V。这表明它在一定程度上具备抗静电放电的能力，但在实际使用中，仍需采取适当的静电防护措施，以避免ESD对器件造成损害。

3.3 建议运行条件

建议运行条件规定了器件正常工作时的电压、电流和温度范围。例如，输入电压范围中，VIN_3V3为3.0V至3.6V，PP5V为4.9V至5.5V等；输出电流方面，来自PP5V的VBUS最大为3A等。工程师在设计时应确保器件在这些建议条件下运行，以保证其性能和可靠性。

3.4 推荐电容

推荐电容的选择对于稳定电源和信号至关重要。不同引脚的电容值和电压额定值都有明确的要求，如VIN_3V3上的电容CVIN_3V3，电压额定值为6.3V，最小值为5µF，标称值为10µF等。正确选择和使用这些电容，可有效提高系统的稳定性和性能。

四、功能模块解析

4.1 USB - PD物理层

USB - PD消息通过BMC信令在USB Type - C系统内发送。TPS26750的USB - PD物理层采用双相标记编码（BMC），这是一种曼彻斯特编码版本，几乎是直流平衡的，具有有限的视差。发送器和接收器分别符合定义的USB - PD BMC TX和Rx掩码，确保了数据的准确传输。

4.2 电源管理

该器件由VIN_3V3或VBUS供电，正常情况下由VIN_3V3供电，为内核3.3V电路和I/O供电。当VIN_3V3电源不可用且VBUS供电时，即电池电量耗尽启动条件下，TPS26750会打开VIN_3V3开关，直到主机通过I2C清除电池电量耗尽标志。内部的上电复位（POR）电路会监控每个电源，确保工作电路仅在电源正常时导通。

4.3 电源路径

TPS26750具有内部拉电流电源路径PP_5V和PP_CABLE。PP_5V可持续传导高达3A的电流，PP_CABLE可持续传导高达315mA的电流。每个路径都包含两个背对背公共漏极N - FET，具有电流钳位保护、过压保护、UVLO保护和温度检测电路，确保了电源路径的安全和稳定。

4.4 电缆插拔和方向检测

当配置为源端时，TPS26750使用CC1和CC2引脚检测电缆或接收端的连接状态，并根据不同的连接情况采取相应的操作，如为VBUS或VCONN供电等；当配置为接收端时，会在每个CCy引脚上提供下拉电阻RSNK，并等待源端连接并上拉该引脚上的电压；当配置为DRP时，会在下拉电阻RSNK和上拉电流源IRp之间交替使用端口的CCy引脚。

4.5 其他功能

TPS26750还具备过压保护、默认行为配置、ADC、BC 1.2支持、数字接口等功能，这些功能相互协作，为USB Type - C和PD应用提供了全面的解决方案。

五、应用与实施要点

5.1 应用信息

TPS26750适用于仅电源的USB PD应用，如电源工具、移动电源、零售自动化和付款设备、无线扬声器、耳机等。初始器件配置可通过引导期间从外部EEPROM加载固件配置捆绑包进行，该捆绑包可通过Web工具生成，以满足特定应用的需求。

5.2 典型应用设计

5.2.1 可编程电源（PPS）

TPS26750支持可编程电源（PPS）拉电流和灌电流。当作为供电方协商PPS合约时，会启用高压电源路径，并与受支持的TI电池充电器进行通信，以提供协商的电压。根据PD 3.1规范，仅支持5V至21V范围内的PPS。

5.2.2 液体检测

该器件支持使用内置的内部ADC和带有外部电路的GPIO进行液体检测。当检测到液体时，会采取措施保护Type - C端口，使用嵌入式主机控制器的系统可利用主机接口进行额外的通知和控制。

5.2.3 BC1.2应用

TPS26750支持BC1.2检测和广播模式，可通过Web工具进行配置，为数据端口应用充电提供了支持。

5.2.4 USB数据支持

该器件支持高达USB 3.2第2代的数据速度，进入USB枚举时，使用GPIO控制来控制USB SuperSpeed多路复用器，确保数据的高速传输。

5.2.5 电力输送EPR支持

为了使用TPS26750支持EPR，需要满足一系列要求，如针对CC1/CC2和SBU1/SBU2提供VBUS短路保护，将EPR最大电压降压转换为TPS26750 VBUS引脚的工作电压范围，以及对POWER_PATH_EN引脚进行电平转换/缓冲等。

5.3 电源相关建议

在电源设计方面，VIN_3V3输入是主电源，需连接建议电容CVIN_3V3；内部电路由1.5V电源供电，1.5V LDO将电压从LDO_3V3降至1.5V，需连接建议电容CLDO_1V5。同时，要根据不同电源的要求，合理选择和放置电路板电容，确保电源的稳定和可靠。

5.4 布局要点

适当的布线和放置对于保持高速信号的完整性和改善电源路径的散热至关重要。例如，建议使用适当的过孔尺寸和最小布线宽度，将去耦电容器尽可能靠近相应引脚放置，避免布线宽度变化对I2C通信造成影响等。在实际设计中，工程师应严格遵循布局指南，以提高系统的性能和可靠性。

六、总结与思考

TPS26750作为一款高度集成的USB Type - C和PD控制器，凭借其丰富的特性、强大的功能和良好的性能，为电子工程师在USB - C PD电源应用设计中提供了一个优秀的解决方案。然而，在实际应用中，我们仍需根据具体的设计需求，合理选择和配置器件的参数和功能，同时注意电源设计和布局的要点，以确保系统的稳定、可靠运行。

在未来的设计中，随着USB技术的不断发展和应用场景的日益多样化，我们可以思考如何进一步挖掘TPS26750的潜力，使其更好地满足不同用户的需求。例如，如何优化电源管理和保护机制，以提高系统的效率和安全性；如何利用其丰富的接口和功能，实现更多的创新应用等。相信通过不断的探索和实践，我们能够在USB - C PD领域取得更加出色的成果。