汽车USB充电新选择：TPS25868-Q1与TPS25869-Q1深度解析

在汽车电子领域，USB充电端口的性能和稳定性至关重要。德州仪器（TI）的TPS25868-Q1和TPS25869-Q1这两款器件，为汽车USB充电应用提供了集成式的解决方案。今天，我们就来深入了解一下这两款芯片。

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特性亮点

汽车级标准与低EMI设计

这两款芯片符合面向汽车应用的AEC-Q100标准，温度等级1涵盖了 -40°C至 +125°C的范围，HBM ESD分类等级H2和CDM ESD分类等级C5保障了芯片的静电防护能力。在低EMI方面，它们符合CISPR25 5类标准，HotRod™封装减少了开关节点振铃，展频技术降低了峰值发射，对于汽车内复杂的电磁环境有很好的适应性。

高效同步降压稳压器

同步降压稳压器在400 KHz下展现出了高效率，当$V{IN}=12 ~V$、$I{PABUS}=3 ~A$且$I{PBBUS}=2.4 ~A$时，效率可达95%。18mΩ/10mΩ的低$R{DS(ON)}$降压稳压器MOSFET，不仅降低了导通损耗，其工作电压范围为5.5V至26V，还能承受36V的输入，并且频率可在200kHz至800kHz之间调节，具有展频频谱抖动的FPWM模式也有助于优化性能。

高精度可编程电流限制与多输出设置

USB端口具备高精度可编程电流限制，在3.4A下误差为 ±10%。输出方面，有四种可选的USB输出电压设置（5.1V、5.17V、5.3V和5.4V），OUT引脚还能为辅助负载提供5.1V、200mA的电源。电缆压降补偿功能在输出电流为2.4A时，能提供90mV的补偿，确保了在不同负载下便携式设备的充电效果。

多种工作模式与保护特性

TPS25868-Q1具有自动DCP模式，支持BC1.2和YD/T 1591 - 2009标准，还能适应多种充电方案。而TPS25869-Q1则具备故障标志报告和USB端口开/关控制功能。此外，这两款芯片都具备外部负热敏电阻监控、逐周期电流限制、断续短路保护、欠压锁定、BUS过流、OUT过流以及裸片过热保护等多种安全特性。

引脚配置与功能

引脚功能详解

这两款芯片采用VQFN - HR(25)封装，引脚功能丰富且明确。例如，VSET引脚用于设置输出电压，通过不同的连接方式可以选择不同的输出电压；TS引脚用于温度感应，连接NTC热敏电阻可实现智能热调节；ILIM引脚可通过连接电阻来设置电流限制阈值。

不同芯片的引脚差异

TPS25869-Q1相比TPS25868-Q1多了PA_EN、PB_EN和PA_FAULT、PB_FAULT引脚，分别用于USB端口的开/关控制和故障指示，这使得TPS25869-Q1在系统监控和控制方面更加灵活。

应用与设计

典型应用场景

这两款芯片主要应用于汽车USB充电端口和汽车USB媒体中心，能够将汽车电池的直流电压转换为稳定的5V输出，最大输出电流可达6A，满足了大多数便携式设备的充电需求。

设计要点

在设计过程中，需要考虑多个方面。例如，在选择开关频率时，要在转换效率和整体解决方案尺寸之间进行权衡。较低的开关频率可以降低开关损耗，提高系统效率，但可能需要更大的电感和输出电容；而较高的开关频率则允许使用更小的电感和输出电容，实现更紧凑的设计。电感的选择要根据所需的峰 - 峰纹波电流来确定，同时要确保电感的电流额定值高于芯片的电流限制。输出电容的选择直接影响稳态输出电压纹波、环路稳定性以及负载电流瞬变时的电压过冲/欠冲情况。

性能与可靠性

电气特性与典型曲线

文档中给出了详细的电气特性参数，包括绝对最大额定值、ESD额定值、推荐工作条件、热信息等。典型特性曲线展示了芯片在不同条件下的性能表现，如效率与输出电流的关系、开关频率与电阻的关系等，这些数据对于工程师进行电路设计和性能评估非常有帮助。

保护机制与可靠性

芯片具备多种保护机制，如过压保护、过流保护、热保护等，能够确保在异常情况下设备的安全运行。热管理功能通过TS引脚和NTC热敏电阻实现，当温度过高时，芯片会自动调整输出电流和电压，以保护自身和系统的安全。

总的来说，TPS25868-Q1和TPS25869-Q1为汽车USB充电应用提供了高性能、高可靠性的解决方案。工程师在设计过程中，要充分考虑芯片的特性和设计要点，合理选择外部元件，以实现最佳的性能和稳定性。你在使用类似芯片的过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。