TPS25810EVM-745评估模块使用指南与设计要点

在电子设计领域，USB Type - C接口的应用越来越广泛。今天我们要深入探讨的是德州仪器（TI）的TPS25810EVM - 745评估模块，它为我们测试和使用TPS25810 USB Type - C下游端口（DFP）控制器提供了便利。

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一、TPS25810简介

TPS25810是一款易于使用的USB Type - C下游端口（DFP）控制器，集成了3A额定的USB电源开关。它连接到两个USB Type - C配置通道（CC）线路，并监控每条线路，以确定是否连接了USB设备以及连接的设备类型。详细信息可参考数据手册（SLVSCR1）。

二、评估模块的关键信息

1. 原理图

TPS25810EVM - 745的原理图展示了其电路连接方式，为我们理解模块的工作原理提供了基础。

2. 测试点

TEST POINT	LABEL	DESCRIPTION
TP1	GND	Ground connection for input voltage and output signals
TP2	IN1	Input voltage
TP3	OUT	Output voltage
TP4	IN2	Input power
TP5	AUX	Auxiliary input voltage
TP6	FAULT#	Active low fault signal
TP7	LD_DET#	Active low load detect signal
TP8	UFP#	Active low UFP detect signal
TP9	POL#	Active low polarity signal
TP10	AUDIO#	Active low audio signal
TP11	DEBUG#	Active low debug signal
TP12	GND	Ground connection for output voltage
TP13	CC1	CC1 voltage
TP14	CC2	CC2 voltage

这些测试点方便我们在调试过程中监测各种信号和电压。

3. 供电方式

TPS25810有三个输入电源：IN1、IN2和AUX。IN1和IN2为OUT引脚提供电源，一直到USB Type - C端口；AUX为TPS25810的内部逻辑供电。供电方式有两种：

• 使用5V/3A电源适配器（通过J4）。TI推荐使用标准的2.1mm直流电源适配器，负尖，能支持5V和3A，如Triad Magnetics WSU050 - 3000 - R壁式电源。
• 使用四个电缆输入（J10用于IN1、IN2，J12用于AUX、GND）分别测试每个电源线的不同电压。通过跳线J2、J5、J9选择电源。

在使用四电缆输入电源时，要确保每个端口的电压在数据手册规定的范围内。

4. 功耗测量

TPS25810通过AUX引脚供电，IN1和IN2直接为设备的OUT引脚供电。测量功耗的简单方法是将电流表连接到跳线J9。当EVM的USB端口未连接设备时，TPS25810仅消耗5μA。

三、TPS25810的使能与配置

1. 使能与禁用

TPS25810有一个使能引脚，可通过跳线J6方便地打开或关闭设备，而无需中断电源。

2. 广播电流限制配置

TPS25810可以通过CC线路告知连接的USB设备它能提供的电流大小。它支持三种电流限制级别：STD、1.5A和3A。通过设置TPS25810的CHG和CHG_HI引脚的高低电压来切换这些级别。在TPS25810EVM - 745上，跳线J8和J11分别控制CHG和CHG_HI引脚的电压。

四、评估模块的特性测试

1. 无连接情况

当EVM的输出没有连接任何设备时，TPS25810不会通过OUT线路输出功率，此时仅消耗5μA。在EVM上模拟这种情况，需确保跳线J13、J14和J7（分别控制CC1、CC2和OUT的连接）没有连接任何东西。

2. 连接DFP设备

TPS25810是DFP控制器，持续监控CC线路以检测是否连接了上游端口（UFP）设备。当连接两个DFP设备时，它们会继续监控CC线路以寻找有效连接，但不会打开输出线路。可以通过将DFP设备连接到TPS25810EVM - 745或通过USB端口将两个TPS25810EVM - 745连接在一起来测试。

3. 连接UFP设备

UFP设备分为供电和非供电两种类型。连接UFP设备后，UFP# LED会亮起。TPS25810通过检测是否只有一条CC线路连接到Ra电阻值来检测UFP设备；如果UFP设备供电，则另一条CC线路应连接到Rd电阻值。TPS25810EVM - 745还会通过USB Type - C电缆的极性/方向信号POL#和LED报告。根据图8设置CC1、CC2和OUT跳线来测试这两种类型的UFP设备及其不同的电缆极性。

UFP负载检测功能

当UFP设备连接到TPS25810时，可以测试负载检测功能。当CHG和CHG_HI引脚设置为高电平Vaux时，负载检测功能启用。一旦UFP设备连接且超过电流限制（1.95A），LD_DET信号将被激活。模拟负载检测时，建议连接一个能支持15 - 20W的变阻器，输出约5V时，2Ω的电阻负载应触发“LD_DET#”信号。

4. 连接非UFP供电设备

TPS25810通过检查是否有一条CC线路连接到Rd电阻值来检测供电设备。根据图10设置CC1和CC2跳线以及输出连接来测试连接非UFP供电设备的情况。此时UFP#和POL# LED不会亮起，因为没有触发TPS25810的信号。

5. 连接音频附件设备

TPS25810通过检查两条CC线路是否都连接到Ra电阻值来检测音频附件设备。这种连接要求两条Ra电阻必须在短时间内（通常约10ms）连接到CC线路。通过USB端口连接音频附件设备是在TPS25810EVM - 745上测试此模式的最简单方法。

6. 连接调试附件设备

TPS25810通过检查两条CC线路是否都连接到Rd电阻值来检测调试附件设备。同样，两条Rd电阻必须在短时间内（通常约10ms）连接到CC线路。通过USB端口连接调试附件设备来测试此模式。

7. 连接以前的USB版本

TPS25810EVM - 745借助TPS2513支持以前的USB版本，TPS2513可以为使用数据线（D +和D -）充电的设备提供必要的电源，支持USB 2.0和USB 3.0设备。连接以前的USB版本需要USB Type - C适配器，通过连接或断开跳线J15来启用或禁用TPS2513。

五、TPS25810输出信号

1. 故障检测（FAULT#）

当TPS25810的输出超过编程电流阈值或设备超过温度阈值时，会触发故障信号。当电流和温度恢复正常后，故障清除，设备恢复正常运行。

2. 负载检测（LD_DET#）

当设备处于高电流充电模式（CHG和CHG_HI引脚拉至Vaux或逻辑高电平）时，会监控充电电流。当电流超过1.95A（典型值）时，LD_DET引脚将被置位。此信号可用于警告微处理器或其他TPS25810设备，以避免电源过流或过功率。

3. 上游端口连接（UFP#）

当上游端口（UFP）设备连接到端口并通过CC线路正常通信时，此引脚激活。

4. 极性（POL#）

USB Type - C引入了可逆USB端口，TPS25810在连接UFP设备时解决USB Type - C插头的方向问题。未连接UFP设备时，POL引脚保持复位状态。

5. 音频附件模式（AUDIO#）

当TPS25810检测到音频附件设备（两条CC线路连接到Ra电阻）时，此引脚激活。

6. 调试附件模式（DEBUG#）

当两条CC线路连接到Rd电阻时，此引脚置位，此模式可用于工厂测试或类似功能模式。

六、电路板布局与物料清单

1. 电路板布局

展示了TPS25810EVM - 745的丝印层、顶层、底层和组装层的图像，为电路板的设计和制作提供了参考。

2. 物料清单

详细列出了评估模块所使用的各种元件，包括电容、电阻、二极管、跳线、连接器等，为我们了解模块的组成和进行元件替换提供了依据。

七、PCB布局建议

• 输入电容应尽可能靠近IC，USB协议建议输入电容为120μF。
• 连接到设备参考引脚和接地引脚的电阻有要求：建议使用1%的100kΩ电阻，连接到REF和GND引脚（分别为引脚9和引脚10），且电阻与GND引脚的连接应与GND平面隔离。
• 上拉电阻应为100kΩ。
• 保持CC线路长度相近。
• 输入和输出走线应尽可能短且足够宽，以支持3A电流（使用两个TPS25810时为6A）。

八、使用注意事项

在使用TPS25810EVM - 745评估模块时，要注意其使用范围、保修条款、监管通知以及安全相关的警告和限制等内容。例如，该模块仅用于产品或软件开发人员在研发环境中进行可行性评估、实验或科学分析，不得用于消费或家庭用途，不得直接或间接组装到成品中。同时，要在TI推荐的规格和环境条件下操作，避免因超出规格而导致人身伤害、财产损失或设备损坏。

大家在实际使用过程中，有没有遇到过一些特殊的情况呢？可以在评论区分享一下你的经验和问题。希望这篇文章能对大家在使用TPS25810EVM - 745评估模块时有所帮助。