探索 TPS25820/21：USB Type-C 源控制器的卓越之選

在當今電子設備飛速發展的時代，USB Type-C 接口憑借其可逆插拔、高速數據傳輸和強大的供電能力，成為了眾多設備的標配。而 TPS25820 和 TPS25821 作為高度集成的 USB Type-C 源控制器，內置電源開關，為 USB Type-C 連接器和電纜提供了出色的解決方案。今天，我們就來深入了解一下這兩款器件。

文件下載：tps25821.pdf

器件特性與優勢

高度集成設計

TPS25820/21 集成了一個額定電流為 1.5A 的 USB 電源開關，通過監測 Type-C 配置通道（CC）線路來確定 USB 接收裝置是否連接。當連接了接收裝置時，它會向 $V{BUS}$ 供電，并將可選的 $V{BUS}$ 拉電流能力通過直通 CC 線路傳達給接收器。此外，TPS25820 還能將 $CONN$ 電源施加于電纜 $CONN$ 引腳，而 TPS25821 則適用于 USB 2.0 以及實施無數據充電等不需要 $V_{CONN}$ 的情況。

超高速極性確定與低功耗

具備超高速極性確定功能，$V_{BUS}$ 和 $CONN$（TPS25820）應用以及用內部固定電流限制放電。在不附加任何器件時，Type-C 連接器的工作電流僅為 1.0μA（典型值），有效降低了功耗。

出色的 ESD 保護與認證

CC1 和 CC2 具有 ±8kV 接觸放電以及 ±15kV 空氣放電 ESD 額定值（IEC - 61000 - 4 - 2），同時擁有 IEC/UL 證書，如 US - 33101 - UL: IEC 60950 - 1:2005; AMD1:2009, AMD2:2013 和 US - 33102 - UL: IEC 62368 - 1:2014，確保了器件在復雜環境下的可靠性。

引腳配置與功能詳解

引腳功能概述

TPS25820/21 采用 12 引腳 WSON 封裝，每個引腳都有其特定的功能。例如，IN 引腳為設備輸入電源，CHG 引腳用于選擇標準 USB 或 1.5 - A Type - C 電流源能力，EN 引腳用于控制設備的開啟和關閉，FAULT 引腳在設備處于過溫和 $V_{BUS}$ 電流限制條件時發出信號等。

關鍵引腳作用

• CC1 和 CC2 引腳：用于檢測端口連接和解決電纜方向問題，還可建立向有效接收器的電流廣播并配置 $V_{CONN}$（TPS25820 專用）。
• POL 引腳：當連接接收器時，報告可逆 Type - C 插頭的極性，用于控制超高速數據 MUX，確保數據連接的正確性。
• SINK 引腳：指示 Type - C 接收器的連接情況。

電氣與開關特性分析

電氣特性

在不同的溫度和測試條件下，TPS25820/21 展現出了穩定的電氣特性。例如，OUT 功率開關的導通電阻在不同溫度下有明確的范圍，反向泄漏電流極小；輸出電流限制精度高，短路電流限制在 1.6 - 1.84A 之間。

開關特性

輸出電壓的上升和下降時間、開啟和關閉時間都有具體的參數范圍，確保了快速的響應速度。例如，OUT 功率開關的輸出電壓上升時間典型值為 0.8ms，下降時間典型值為 0.3ms。

應用與設計建議

典型應用場景

• Type - C 源端口實現：可實現支持 5 - V 和 1.5 - A 充電的最小 Type - C 源，適用于筆記本、臺式計算機、平板電腦等設備。
• USB 車載充電器：TPS25821 因其小尺寸、高度集成設計和超低待機電流，非常適合用于車載充電器，支持 Type - C 1.5 - A 和 BC1.2 DCP 充電。

  設計注意事項

• 電容選擇：輸入和輸出電容對設備性能有重要影響。建議在 IN 引腳附近放置至少 120μF 的旁路電容，在 OUT 引腳放置小于 10μF 的陶瓷電容，以控制電壓過沖和欠沖。
• ESD 保護：系統級 ESD 保護至關重要。OUT 引腳的推薦電容可降低 ESD 對 $V_{BUS}$ 路徑的影響，CC1 和 CC2 引腳內置 ESD 保護，需遵循正確的布局指南。
• 電阻選擇：REF 引腳連接的電阻應選擇 ±0.5% 精度的 100 - kΩ 電阻，以確保電流限制和電流廣播的準確性。

總結與展望

TPS25820/21 作為 USB Type - C 源控制器，以其高度集成的設計、出色的性能和豐富的保護功能，為 USB Type - C 接口的應用提供了可靠的解決方案。在實際設計中，電子工程師們需要根據具體的應用場景和需求，合理選擇器件和配置參數，同時注意布局和布線的細節，以充分發揮器件的優勢。隨著 USB Type - C 技術的不斷發展，相信 TPS25820/21 將會在更多的領域得到廣泛應用，為電子設備的發展貢獻更多的力量。

大家在使用 TPS25820/21 過程中遇到過哪些問題呢？又是如何解決的？歡迎在評論區分享你的經驗和見解。