MAX14641：下一代 USB 2.0 主机充电器适配器仿真器的卓越之选

MAX14640–MAX14644/MAX14651：下一代 USB 2.0 主机充电器适配器仿真器的卓越之选

在电子设备的充电与数据传输领域，USB 技术一直扮演着至关重要的角色。今天要为大家介绍的 MAX14640–MAX14644/MAX14651 系列产品，作为下一代 USB 2.0 主机充电器适配器仿真器，凭借其出色的性能和丰富的功能，为电子工程师们带来了全新的设计思路和解决方案。

文件下载：MAX14641.pdf

产品概述

MAX14640–MAX14644/MAX14651 将 USB 高速模拟开关与 USB 适配器仿真电路完美结合。其中，MAX14640/MAX14651 具备 I2C 接口，可通过不同地址选项全面配置充电行为；而 MAX14641–MAX14644 则由两个 GPIO 输入（CB1/CB0）控制，并支持 USB 数据和自动充电器模式。在充电下游端口（CDP）直通模式下，这些器件能够模拟 CDP 功能，同时支持正常的 USB 通信。

该系列产品具有 2A 高电流自动检测模式，其中 MAX14641 具备 1A 高电流强制模式。通过 I2C 配置，MAX14640/MAX14651 可支持多种专用充电器模式，如 DCP、Apple® 1A/2A 强制或 Apple 1A/2A 自动模式。此外，所有器件在活动状态（S0）下支持 CDP 和标准下游端口（SDP）充电，在待机状态（S3/S4/S5）下支持专用充电端口（DCP）充电，并且都支持通过监测 DM 实现低速远程唤醒，MAX14642 还支持睡眠模式（S3）下的远程唤醒。

产品特性与优势

改善充电器互操作性

• USB (CDP) 仿真：精准模拟 CDP 功能，确保与各类支持 CDP 的设备兼容。
• 智能 CDP 与万无一失 CDP：提高充电效率和稳定性，避免充电过程中的异常情况。
• 符合新 USB 电池充电 (BC) 修订版 1.2 规范：保证产品的兼容性和可靠性。
• 向后兼容以前的 USB BC 版本：方便与旧设备进行连接和充电。
• 符合中国 YD/T1591 - 2009 充电规范：满足国内市场的需求。
• 支持与 Apple BC 修订版 1.2 兼容设备的待机模式充电：为苹果设备提供更好的充电体验。

提供更大的应用灵活性

• I2C 控制多种模式（MAX14640/MAX14651）：可根据不同的应用场景灵活配置充电模式。
• CB0 和 CB1 引脚控制多种自动和手动充电器状态：方便工程师进行个性化设计。

集成高级功能提升性能

• 支持远程唤醒：方便设备在低功耗状态下被唤醒，提高使用效率。
• 低电容 USB 2.0 高速开关切换充电模式：减少信号干扰，确保数据传输的稳定性。
• 自动电流限制开关控制：保护设备免受过大电流的损害。
• DP/DM 上的 ±15kV ESD 保护：增强设备的抗静电能力，提高可靠性。

最小化 PCB 面积

采用 2mm x 2mm、8 引脚 TDFN 封装，节省 PCB 空间，适合小型化设备的设计。

技术参数详解

绝对最大额定值

该系列产品的电源电压（VCC）、TDP、TDM、DP、DM、SDA、SCL 等引脚的电压范围为 -0.3V 至 +6V，任何端子的连续电流不超过 30mA，工作温度范围为 -40°C 至 +85°C，结温最高可达 +150°C，存储温度范围为 -65°C 至 +150°C，焊接温度（回流焊）为 +260°C。需要注意的是，超过这些绝对最大额定值可能会对设备造成永久性损坏。

封装热特性

TDFN 封装的结到环境热阻（θJA）为 83.9°C/W，结到外壳热阻（θJC）为 37°C/W。详细的封装热考虑信息可参考 www.maximintegrated.com/thermal - tutorial。

电气特性

在电源供应方面，VCC 供应电压在不同条件下有不同的取值范围，如 CB0 = 高时为 5.5V，CB0 = 低时为 4.75V - 5.25V 等。模拟开关（DP、DM、TDP、TDM）的模拟信号范围为 0V 至 VCC，TDP/TDM 导通电阻在不同条件下也有相应的典型值和最大值。此外，还给出了 POR 延迟、动态性能、DCP 内部电阻、CDP 内部电阻、CDP 高速比较器、CDP 低速比较器等各项电气参数的详细信息。

功能与工作模式

电阻分压器

MAX14640–MAX14644/MAX14651 在数据线上配备内部电阻分压器网络，以支持苹果设备。在不使用时，电阻分压器会断开，以最小化电源电流，并且在直通模式下不连接。不同充电模式下，DP/DM 连接的电阻分压器值有所不同，如 AM1 模式下 DP 上拉电阻为 75kΩ，下拉电阻为 49.9kΩ 等。

开关控制

• 数字控制（MAX14641–MAX14644）：由 CB0 和 CB1 逻辑输入控制，可用于选择自动检测充电器模式（AM）、直通模式（PM）、强制充电器模式（FM 和 AP）以及带 CDP 仿真的直通模式（CM）。不同的输入组合对应不同的充电模式和状态，例如 CB1 = CB0 = 0 时，MAX14641 进入 2A 自动检测充电器模式（AM2），适用于苹果设备。
• I2C 控制（MAX14640/MAX14651）：通过 MODE_SEL[2:0] 位控制设备的工作模式，除了支持 MAX14641–MAX14644 能进入的所有模式外，还可配置为与苹果和三星 Galaxy（SS 模式）设备兼容。

遗留 D+/D - 检测

该系列产品支持使用 D+/D - 短路来指示充电准备就绪的设备。通过监测 DP 和 DM 端子的电压，当两者都高于比较器阈值时触发充电。

自动外设复位

MAX14641–MAX14644 具有自动电流限制开关控制输出功能，当 USB 主机切换到或从待机模式切换时，可复位连接到 VBUS 的外设。在 CB0 或 CB1 的上升或下降沿，CEN 或 CEN 会脉冲 1s（典型值），MAX14644ETA + TCNE 为 2s（典型值）。

直通模式

如果将 MAX14640–MAX14644/MAX14651 配置为直通模式（PM），则 TDP/TDM 始终连接到 DP/DM，并且不会向 DP/DM 施加电阻分压器或电源。

强制充电器模式

可配置为不同的强制专用充电端口（DCP）模式，VBUS 启用，DP 和 DM 要么短路（FM），要么连接到电阻分压器（其他模式）。不同强制模式下的电阻分压器值也有所不同，如 SS 模式下 DP 上拉电阻为 30kΩ，下拉电阻为 10kΩ 等。

带远程唤醒支持的自动检测

具备自动检测充电器模式（AM1/AM2），用于专用充电器和 USB 主机。通过监测 DM 和 DP 上的电压，结合连接的电阻分压器来确定连接设备的类型。如果连接的是符合 USB 标准的设备，DP 和 DM 会短路以开始充电；当充电设备移除后，DP 和 DM 之间的短路断开，并应用电阻分压器。

带 CDP 仿真的 USB 直通模式

支持在正常 USB 操作（S0 状态）的直通模式下提供更高的充电电流能力。配备 CDP 检测能力的外设设备，在充电主机支持 CDP 模式时，可根据 USB 电池充电器规范 1.2 吸取充电电流。

I2C 接口与通信

MAX14640/MAX14651 包含一个与 I2C 兼容的接口，用于与主机控制器进行数据通信，支持最高 400kHz 的时钟频率。SCL 和 SDA 需要连接上拉电阻到正电源。在进行 I2C 通信时，主设备发送 START 条件、设备 I2C 地址、寄存器地址，然后通过 STOP 条件结束通信或通过 Repeated START 条件与另一个 I2C 从设备通信。该系列产品有不同的 I2C 从地址，通过设置读写位可配置为读模式或写模式。数据传输在 SCL 时钟周期的上升沿进行，SDA 上的数据在 SCL 高电平期间必须保持稳定。同时，还介绍了单字节写、突发写、单字节读、突发读等操作的详细步骤以及确认位（ACK 和 NACK）的生成方法。

高 ESD 保护

所有引脚都集成了静电放电（ESD）保护结构，可防止在处理和组装过程中遇到的高达 ±2kV 人体模型（HBM）的静电放电。DP 和 DM 引脚更是进一步受到高达 ±15kV（HBM）的 ESD 保护，且在正常操作和设备断电时都能承受高 ESD。经过 ESD 事件后，设备仍能继续正常工作，不会出现闩锁现象。ESD 性能受多种条件影响，如需详细的可靠性报告，可联系 Maxim。为保证全面的 ESD 保护，需要在 VCC 和 GND 之间连接 1μF 电容。

应用领域

该系列产品适用于多种应用场景，如笔记本电脑/台式电脑、USB 集线器以及包括 iPod®/iPhone®/iPad® 在内的通用充电器等。

总结

MAX14640–MAX14644/MAX14651 系列产品以其卓越的性能、丰富的功能和出色的兼容性，为电子工程师在 USB 充电和数据传输设计方面提供了强大的支持。无论是提高充电器互操作性、提供应用灵活性，还是在性能提升和 PCB 面积优化等方面，都表现出色。在实际应用中，工程师们可以根据具体需求选择合适的型号和工作模式，充分发挥该系列产品的优势，为各类电子设备打造高效、稳定的充电和数据传输解决方案。大家在使用过程中遇到过哪些问题或者有什么独特的应用经验呢？欢迎在评论区分享交流。