深入剖析TPS26750：USB Type - C與PD控制器的卓越之選

在當今電子設備飛速發展的時代，USB Type - C接口憑借其強大的功能和便捷的使用方式，成為了各種電子設備的標配。而與之相匹配的USB PD（Power Delivery）技術也日益成熟，為設備的充電和數據傳輸提供了更高效、靈活的解決方案。TPS26750作為一款高度集成的獨立式USB Type - C和電力輸送（PD）控制器，在USB - C PD電源應用領域展現出了卓越的性能。本文將深入剖析TPS26750的特性、應用及設計要點，為電子工程師們在相關設計中提供有價值的參考。

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一、TPS26750特性概覽

1.1 認證與優化

TPS26750由USB - IF進行了PD3.1認證，這為新的USB PD設計提供了可靠的保障。它針對USB Type - C PD電源應用進行了優化，集成了I2C控制功能，可與TI電池充電器完美配合。同時，基于網絡的GUI和預配置固件，為用戶提供了直觀、便捷的配置方式，顯著降低了競爭性USB PD解決方案相關的復雜性。

1.2 功率范圍與可編程電源

該器件支持擴展功率范圍（EPR），包括供電端和受電端的EPR 28V、36V、48V和AVS，以及可編程電源（PPS）的供電端和受電端。獨立PPS供電端控制TI電池充電器，為PPS受電端提供可編程接口，滿足了不同應用場景下對功率和電源的多樣化需求。

1.3 保護與檢測功能

液體檢測功能可直接在Type - C連接器上進行測量，并集成了錯誤處理和保護機制。完全管理的集成電源路徑和保護，包括集成5V、3A和36mΩ拉電流開關，以及欠壓、過壓保護和限流功能，為電源路徑提供了強大的浪涌電流保護。26V耐壓CC引腳在連接到不兼容的器件時，也能提供可靠的保護。

1.4 其他特性

TPS26750還具備10個可配置GPIO，支持BC1.2充電，提供3.3V LDO輸出，可在電池電量耗盡時提供支持。它通過3.3V或VBUS源供電，擁有1個I2C主要端口和1個I2C次級端口，為系統設計提供了豐富的接口選擇。

二、引腳配置與功能詳解

TPS26750采用RSM（QFN，32）封裝，其引腳配置涵蓋了多種功能。例如，ADCIN1和ADCIN2為配置輸入引腳，需將電阻分壓器連接到LDO_3V3；CC1和CC2是USB Type - C的I/O引腳，使用建議的電容器連接至GND以濾除噪聲；POWER_PATH_EN用于外部負載開關的電源路徑啟用；GND引腳需連接地平面等。每個引腳都有其特定的功能和使用要求，工程師在設計時需嚴格按照數據手冊進行連接和配置。

三、規格參數分析

3.1 絕對最大額定值

了解器件的絕對最大額定值對于確保其安全、可靠運行至關重要。TPS26750的輸入和輸出電壓范圍、拉電流和灌電流等參數都有明確的限制，超出這些范圍可能會對器件造成永久損壞。例如，輸入電壓范圍中，PP5V為 - 0.3V至6V，VIN_3V3為 - 0.3V至4V等。

3.2 ESD等級

該器件的ESD等級在人體放電模型（HBM）下為±1000V，充電器件模型（CDM）下為±500V。這表明它在一定程度上具備抗靜電放電的能力，但在實際使用中，仍需采取適當的靜電防護措施，以避免ESD對器件造成損害。

3.3 建議運行條件

建議運行條件規定了器件正常工作時的電壓、電流和溫度范圍。例如，輸入電壓范圍中，VIN_3V3為3.0V至3.6V，PP5V為4.9V至5.5V等；輸出電流方面，來自PP5V的VBUS最大為3A等。工程師在設計時應確保器件在這些建議條件下運行，以保證其性能和可靠性。

3.4 推薦電容

推薦電容的選擇對于穩定電源和信號至關重要。不同引腳的電容值和電壓額定值都有明確的要求，如VIN_3V3上的電容CVIN_3V3，電壓額定值為6.3V，最小值為5μF，標稱值為10μF等。正確選擇和使用這些電容，可有效提高系統的穩定性和性能。

四、功能模塊解析

4.1 USB - PD物理層

USB - PD消息通過BMC信令在USB Type - C系統內發送。TPS26750的USB - PD物理層采用雙相標記編碼（BMC），這是一種曼徹斯特編碼版本，幾乎是直流平衡的，具有有限的視差。發送器和接收器分別符合定義的USB - PD BMC TX和Rx掩碼，確保了數據的準確傳輸。

4.2 電源管理

該器件由VIN_3V3或VBUS供電，正常情況下由VIN_3V3供電，為內核3.3V電路和I/O供電。當VIN_3V3電源不可用且VBUS供電時，即電池電量耗盡啟動條件下，TPS26750會打開VIN_3V3開關，直到主機通過I2C清除電池電量耗盡標志。內部的上電復位（POR）電路會監控每個電源，確保工作電路僅在電源正常時導通。

4.3 電源路徑

TPS26750具有內部拉電流電源路徑PP_5V和PP_CABLE。PP_5V可持續傳導高達3A的電流，PP_CABLE可持續傳導高達315mA的電流。每個路徑都包含兩個背對背公共漏極N - FET，具有電流鉗位保護、過壓保護、UVLO保護和溫度檢測電路，確保了電源路徑的安全和穩定。

4.4 電纜插拔和方向檢測

當配置為源端時，TPS26750使用CC1和CC2引腳檢測電纜或接收端的連接狀態，并根據不同的連接情況采取相應的操作，如為VBUS或VCONN供電等；當配置為接收端時，會在每個CCy引腳上提供下拉電阻RSNK，并等待源端連接并上拉該引腳上的電壓；當配置為DRP時，會在下拉電阻RSNK和上拉電流源IRp之間交替使用端口的CCy引腳。

4.5 其他功能

TPS26750還具備過壓保護、默認行為配置、ADC、BC 1.2支持、數字接口等功能，這些功能相互協作，為USB Type - C和PD應用提供了全面的解決方案。

五、應用與實施要點

5.1 應用信息

TPS26750適用于僅電源的USB PD應用，如電源工具、移動電源、零售自動化和付款設備、無線揚聲器、耳機等。初始器件配置可通過引導期間從外部EEPROM加載固件配置捆綁包進行，該捆綁包可通過Web工具生成，以滿足特定應用的需求。

5.2 典型應用設計

5.2.1 可編程電源（PPS）

TPS26750支持可編程電源（PPS）拉電流和灌電流。當作為供電方協商PPS合約時，會啟用高壓電源路徑，并與受支持的TI電池充電器進行通信，以提供協商的電壓。根據PD 3.1規范，僅支持5V至21V范圍內的PPS。

5.2.2 液體檢測

該器件支持使用內置的內部ADC和帶有外部電路的GPIO進行液體檢測。當檢測到液體時，會采取措施保護Type - C端口，使用嵌入式主機控制器的系統可利用主機接口進行額外的通知和控制。

5.2.3 BC1.2應用

TPS26750支持BC1.2檢測和廣播模式，可通過Web工具進行配置，為數據端口應用充電提供了支持。

5.2.4 USB數據支持

該器件支持高達USB 3.2第2代的數據速度，進入USB枚舉時，使用GPIO控制來控制USB SuperSpeed多路復用器，確保數據的高速傳輸。

5.2.5 電力輸送EPR支持

為了使用TPS26750支持EPR，需要滿足一系列要求，如針對CC1/CC2和SBU1/SBU2提供VBUS短路保護，將EPR最大電壓降壓轉換為TPS26750 VBUS引腳的工作電壓范圍，以及對POWER_PATH_EN引腳進行電平轉換/緩沖等。

5.3 電源相關建議

在電源設計方面，VIN_3V3輸入是主電源，需連接建議電容CVIN_3V3；內部電路由1.5V電源供電，1.5V LDO將電壓從LDO_3V3降至1.5V，需連接建議電容CLDO_1V5。同時，要根據不同電源的要求，合理選擇和放置電路板電容，確保電源的穩定和可靠。

5.4 布局要點

適當的布線和放置對于保持高速信號的完整性和改善電源路徑的散熱至關重要。例如，建議使用適當的過孔尺寸和最小布線寬度，將去耦電容器盡可能靠近相應引腳放置，避免布線寬度變化對I2C通信造成影響等。在實際設計中，工程師應嚴格遵循布局指南，以提高系統的性能和可靠性。

六、總結與思考

TPS26750作為一款高度集成的USB Type - C和PD控制器，憑借其豐富的特性、強大的功能和良好的性能，為電子工程師在USB - C PD電源應用設計中提供了一個優秀的解決方案。然而，在實際應用中，我們仍需根據具體的設計需求，合理選擇和配置器件的參數和功能，同時注意電源設計和布局的要點，以確保系統的穩定、可靠運行。

在未來的設計中，隨著USB技術的不斷發展和應用場景的日益多樣化，我們可以思考如何進一步挖掘TPS26750的潛力，使其更好地滿足不同用戶的需求。例如，如何優化電源管理和保護機制，以提高系統的效率和安全性；如何利用其豐富的接口和功能，實現更多的創新應用等。相信通過不斷的探索和實踐，我們能夠在USB - C PD領域取得更加出色的成果。