LP8727：集成28V充電器的Micro/Mini USB接口芯片深度解析

在當今的電子設備中，USB接口的應用無處不在，尤其是在手機、便攜式媒體播放器等設備中。TI的LP8727芯片專為手機應用設計，可在Micro/Mini USB連接器與USB、UART和音頻路徑之間提供自動復用開關，同時還集成了單輸入鋰離子電池充電器和過壓保護LDO。下面我們就來詳細了解一下這款芯片。

文件下載：lp8727.pdf

一、芯片特性亮點

1.1 USB復用開關

LP8727的USB和UART復用開關支持高速USB，音頻輸入可驅動至負電壓軌。其內部LDO用于ID檢測和MIC偏置，與USB充電規范Rev. 1.1兼容。DSS輸入可用于默認開關連接，還具備低功耗MIC待機模式。

1.2 線性充電與保護

單輸入線性充電，VBUS輸入具有28V過壓保護（OVP），支持生產測試的大電流模式，并且具備熱調節功能。同時，為USB收發器和PMU喚醒提供過壓保護LDO，還有欠壓鎖定（UVLO）功能。

1.3 中斷與狀態檢測

通過中斷請求減少軟件輪詢，可檢測USB/ID、SEND/END按鈕、麥克風移除、VBUS的過壓/欠壓以及充電器狀態。具備熱關斷保護功能，采用I2C兼容的串行接口，封裝為25焊球0.4mm間距的薄型DSBGA。

二、應用領域廣泛

LP8727適用于GSM、GPRS、EDGE、CDMA和WCDMA手機，以及便攜式媒體播放器/MP3播放器等設備。這些設備通常對USB接口的功能和充電管理有較高要求，LP8727正好能夠滿足這些需求。

三、芯片詳細參數

3.1 絕對最大額定值與工作額定值

絕對最大額定值規定了芯片可能受損的極限條件，如輸入電壓、溫度等。工作額定值則是確保芯片正常工作的條件，但不代表性能極限。例如，VBUS輸入電壓范圍為 -0.3V 至 +28V，結溫最大為150°C。工作時，VBAT電壓范圍為2.5V至5.5V，VBUS為3.5V至7V，結溫范圍為 -40°C 至 +125°C。

3.2 熱特性與電氣特性

結到環境的熱阻（θJA）為46°C（Thin DSBGA - 25封裝），不過該值高度依賴應用和電路板布局。電氣特性方面，給出了各種參數的典型值、最小值和最大值，如VBAT和VBUS的電壓范圍、內部電源電壓、開關調節器電壓等。

3.3 復用開關電氣特性

不同類型的復用開關（USB、UART、音頻、麥克風）具有不同的模擬信號范圍、導通電阻、漏電流等特性。例如，音頻模擬開關（AUD1、AUD2）的導通電阻在 -1.8V < Vo+ 或 VD- < 1.8V 時，典型值為1.6Ω，最大值為3.6Ω。

3.4 充電器電氣特性

充電器的過壓保護閾值、終止電壓、充電電流等參數都有明確規定。例如，過壓保護閾值典型值為6.9V，終止電壓在特定條件下的精度為 -0.35% 至 +0.35%。

四、控制寄存器與操作說明

4.1 控制寄存器

LP8727通過I2C兼容的串行接口進行編程，有多個控制寄存器用于控制充電器、復用開關和讀取設備狀態信息。例如，CONTROL1寄存器可控制電荷泵、ID檢測LDO、ADC等功能。

4.2 操作說明

4.2.1 復用開關操作

芯片可檢測連接到Micro/Mini USB連接器的外部設備，但不會自動改變開關狀態，需要處理器通過I2C進行控制。

4.2.2 默認開關狀態

通過DSS輸入可配置啟動時的默認開關連接為USB或UART。當DSS為邏輯低時，默認連接到USB；為邏輯高時，連接到UART。

4.2.3 高阻抗模式

當僅由VBAT供電（VBUS不存在）時，在USB和ID檢測完成之前，D+、D-和ID的默認開關連接應為高阻抗模式，該模式也通過I2C控制。

4.2.4 低功耗模式

通過CONTROL1寄存器的CP_EN、ADC_EN和SEMREN位支持低功耗模式，可控制ID檢測LDO的開啟。

4.2.5 檢測功能

支持麥克風移除和SEND/END按鈕檢測，通過監測ID引腳電壓實現，檢測到相應事件會產生中斷。還支持麥克風低功耗模式，可在不影響檢測功能的前提下降低麥克風功耗。

4.2.6 中斷與狀態

有2個中斷狀態寄存器（INT_STAT1和INT_STAT2）和2個設備狀態寄存器（STATUS1和STATUS2），可通過串行接口讀取，用于判斷設備狀態和中斷原因。

4.2.7 設備識別

通過檢測VBUS、D+、D-和ID引腳，可識別連接到Micro/Mini USB連接器的各種附件。檢測比較器有60ms的去抖定時器，不同的ADC值對應不同的設備功能。

五、電池充電器功能

5.1 充電模式

LP8727的充電器具有預充電模式和全充電模式。檢測到充電器輸入電壓后，進入預充電模式，以小恒定電流充電；當電池電壓達到VFULL_RATE時，進入全充電模式，以全速率恒定電流充電，達到終止電壓后進入恒壓模式。

5.2 結束充電與重啟

滿足結束充電（EOC）條件時，芯片會向處理器產生中斷，由處理器控制充電器操作。進入維護模式后，處理器需監測電池電壓，在電壓下降到重啟電壓時重啟充電器。

5.3 生產測試模式與保護功能

生產測試模式（PTM）下，充電器可提供高達2.3A的電流。內置過壓保護（OVP）可承受VBUS輸入的高電壓，熱調節功能可在芯片溫度過高時動態降低充電電流。

六、支持功能與接口

6.1 內部參考與振蕩器

芯片具有內部參考塊，為所有模塊提供必要的參考和偏置。內部振蕩器為邏輯控制提供時鐘，振蕩頻率典型值為31kHz。

6.2 熱關斷與溫度監測

熱關斷功能可在芯片溫度超過160°C時觸發，使芯片進入關機狀態，直到溫度降至115°C以下才能重新啟動。芯片還支持溫度監測功能，可通過讀取STATUS2寄存器的TMP_STAT位獲取芯片溫度。

6.3 I2C接口

I2C兼容的同步串行接口用于訪問芯片的可編程功能和寄存器。數據傳輸遵循特定的規則，包括起始條件、字節傳輸、確認信號和停止條件。

七、封裝與訂購信息

LP8727采用25焊球0.4mm間距的薄型DSBGA封裝，有多種可訂購的零件編號，不同編號在包裝數量、包裝類型等方面可能有所不同，但都具有相同的基本特性和性能。

LP8727芯片功能豐富，為電子設備的USB接口和電池充電管理提供了全面的解決方案。作為電子工程師，在設計相關產品時，可以充分利用其特性和功能，提高產品的性能和可靠性。在實際應用中，你是否遇到過類似芯片的使用問題？你是如何解決的呢？歡迎在評論區分享你的經驗。