TPS25730：USB Type - C和USB PD控制器的卓越之选

在当今的电子设备中，USB Type - C和USB PD技术的应用越来越广泛，为设备的充电和数据传输带来了极大的便利。TPS25730作为一款高度集成的独立式USB Type - C和电力输送（PD）控制器，针对支持USB - C PD电源的纯接收应用进行了优化，为电子工程师提供了一个强大而可靠的解决方案。

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一、产品概述

TPS25730是一款专门为纯接收USB Type - C和USB PD应用设计的控制器。它集成了完全管理的电源路径与强大的保护功能，可提供完整的USB - C PD解决方案。无需外部EEPROM、外部微控制器或任何类型的固件开发，通过电阻器引脚strap配置，用户就可在其平台上实现功能齐全的USB Type - C PD端口。

二、关键特性

（一）高度集成

集成了电源路径管理和保护功能，减少了外部元件的使用，降低了设计复杂度和成本。

（二）完全可配置

具有引脚Strap配置选项，可针对不同的应用需求进行灵活配置。

（三）支持多种规格

兼容PD3.1最新电力输送规格，也支持PD2和PD3，适用于各种USB - C PD应用。

（四）强大的保护功能

集成过压保护和反向电流保护，确保设备在各种异常情况下的安全运行。

（五）宽温度范围支持

支持工业温度范围，可在恶劣的环境条件下稳定工作。

三、产品规格详解

（一）绝对最大额定值

不同引脚的输入和输出电压范围、电流限制以及温度范围都有明确的规定。例如，VIN_3V3的输入电压范围为 - 0.3V至4V，VBUS IN和VBUS的输入电压范围为 - 0.3V至28V等。在设计时，必须确保设备工作在这些额定值范围内，否则可能会导致设备永久性损坏。

（二）ESD额定值

该产品的静电放电（ESD）防护能力也有相应的指标。如人体模型（HBM）下为 + 1000V，带电设备模型（CDM）下为 ± 500V。这表明该产品具有一定的ESD防护能力，但在实际应用中，仍需采取适当的ESD防护措施，以确保设备的可靠性。

（三）推荐工作条件

明确了不同引脚的输入电压范围、电流要求以及环境温度范围等。例如，VIN3V3的输入电压范围推荐为3.0V至3.6V，环境温度在不同电流条件下也有相应的限制。遵循这些推荐工作条件，可以保证设备的最佳性能和可靠性。

（四）电容推荐

对不同引脚的电容值有详细的推荐。如VIN_3V3引脚的电容推荐值为5 - 25μF，LDO_3V3引脚的电容推荐值为5 - 25μF等。合适的电容选择可以改善电源的稳定性和滤波效果。

（五）热信息

给出了不同封装形式下的热阻参数，如TPS25730D的结到环境热阻（ROJA）为57.4℃/W等。这些参数对于散热设计非常重要，能够帮助工程师合理设计散热方案，确保设备在工作过程中不会因过热而影响性能。

（六）电源特性

包括电源的欠压锁定阈值、LDO的输出电压和内阻等参数。例如，LDO_3V3在特定条件下的输出电压范围为3.0V至3.6V，VIN_3V3到LDO_3V3的内阻（RLDO_3V3）在ILDO_3V3 = 50mA时为1.4Ω。了解这些电源特性有助于设计出稳定可靠的电源系统。

（七）功耗

在不同工作模式下的功耗也有明确的指标。如在Active Sink模式下，流入VIN_3V3的电流为3 - 6mA，在Idle Sink模式下为1.0mA等。低功耗设计可以延长设备的续航时间，提高能源利用效率。

（八）功率开关特性

对于内部和外部的功率开关，都有详细的特性参数。如TPS25730D的PPHV功率开关在不同温度和电流条件下的电阻值，以及开关的开启和关闭时间等。这些参数对于功率管理和电路设计至关重要。

四、引脚配置与功能

（一）引脚类型

包括输入（I）、输出（O）、输入和输出（I/O）等不同类型的引脚，每个引脚都有其特定的功能。

（二）关键引脚功能

1. ADCINx引脚：用于配置输入，通过连接到LDO_3V3的电阻分压器来控制设备的行为。
2. CC1和CC2引脚：用于USB Type - C的信号传输，需要通过推荐的电容进行滤波。
3. GND引脚：必须连接到接地平面，确保设备的电气接地良好。
4. I2Ct_SCL和I2Ct_SDA引脚：组成I2C接口，用于与外部设备进行通信，可提供设备的状态信息和控制设备的行为。

五、详细工作原理

（一）USB - PD物理层

采用双相标记编码（BMC）进行数据传输，通过CC1或CC2引脚输出信号。在发送数据时，发射器会覆盖CCy引脚的直流偏置，发送结束后恢复到高阻状态。接收器则根据接收到的信号进行解码，确保数据的准确接收。

（二）电源管理

可以从VIN_3V3或VBUS获取电源。在正常情况下，由VIN_3V3供电；当VIN_3V3电源不可用时，可从VBUS获取电源，实现死电池启动。电源管理电路还包括LDO，将电压转换为3.3V和1.5V，为内部电路供电。

（三）功率路径

TPS25730D具有集成的高压负载开关PPHV，用于控制电源路径；TPS25730S则具有高压栅极驱动器PP_EXT，用于控制外部FET。功率路径控制包括过压保护（OVP）和反向电流保护（RCP），确保电源路径的安全和稳定。

（四）电缆插拔和方向检测

通过模拟电路自动检测USB Type - C电缆的插拔和方向，为设备的正常工作提供必要的信息。

（五）过压保护

当CC1或CC2引脚的电压过高时，会采取保护措施，禁用USB PD发射器，防止设备损坏。

六、应用与实现

（一）应用场景

适用于电源工具、移动电源、零售自动化和付款设备、无线扬声器、耳机等各种个人电子产品和工业应用。

（二）典型应用设计

以桶形插孔替换应用为例，TPS25730可以根据系统的电压要求协商PD合同，支持5V、9V、12V、15V和20V的电压，最大电流可达5A。通过配置ADCINx引脚，可以选择支持的电压和电流范围。

（三）电源供应建议

1. 3.3 - V电源：VIN_3V3是主要的电源输入，需要连接推荐的电容到地，确保电源的稳定性。
2. 1.5 - V电源：由LDO_3V3降压得到，为内部的低电压数字和模拟电路供电，同样需要连接推荐的电容。

   （四）布局设计

   对于TPS25730D和TPS25730S，都有相应的布局指南。合理的布局可以保持高速信号的完整性，提高散热性能。例如，将TPS25730放置在顶层，其组件放置在底层可以减小解决方案的尺寸；在布线时，需要遵循差分阻抗要求，确保信号的质量。

七、总结

TPS25730作为一款优秀的USB Type - C和USB PD控制器，具有高度集成、可配置性强、保护功能完善等诸多优点。它为电子工程师提供了一个简单而可靠的解决方案，能够满足各种纯接收USB Type - C和USB PD应用的需求。在实际设计中，工程师需要深入了解其特性、规格和工作原理，合理进行引脚配置和布局设计，以充分发挥该产品的优势，设计出高质量的电子设备。

各位电子工程师们，你们在使用类似的USB Type - C和USB PD控制器时，遇到过哪些挑战和问题呢？欢迎在评论区分享你们的经验和见解。