汽車(chē)USB充電新選擇：TPS2585x-Q1雙路3A USB Type-C充電端口轉(zhuǎn)換器解析

在汽車(chē)電子領(lǐng)域，USB充電端口的性能和穩(wěn)定性至關(guān)重要。今天要給大家介紹的是德州儀器（TI）推出的TPS2585x-Q1系列產(chǎn)品，這是一款具有熱管理功能和可編程電流限制的2.2MHz低EMI雙路3A USB Type-C充電端口轉(zhuǎn)換器，特別適用于汽車(chē)USB充電端口和媒體中心等應(yīng)用。

文件下載：tps25852-q1.pdf

產(chǎn)品特性亮點(diǎn)

汽車(chē)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)與低EMI設(shè)計(jì)

該系列產(chǎn)品符合面向汽車(chē)應(yīng)用的AEC-Q100標(biāo)準(zhǔn)，溫度等級(jí)1涵蓋 -40°C至 +125°C的寬溫度范圍，HBM ESD分類(lèi)等級(jí)為H2，CDM ESD分類(lèi)等級(jí)為C5，具備出色的可靠性。同時(shí)，針對(duì)超低EMI要求進(jìn)行了優(yōu)化，符合CISPR25 5類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)。采用HotRod?封裝可最大限度減少開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)振鈴，展頻技術(shù)能有效降低峰值發(fā)射，為汽車(chē)電子系統(tǒng)的電磁兼容性提供了有力保障。

高效同步降壓穩(wěn)壓器

同步降壓穩(wěn)壓器在2.1MHz下具有高效率，當(dāng) $V{IN}=13.5 V$、$I{PA _ BUS}=3 A$ 且 $I{PB _ BUS}=3 A$ 時(shí)，效率可達(dá)93.4%。采用18mΩ/10mΩ低 $R{DS(ON)}$ 降壓穩(wěn)壓器MOSFET，工作電壓范圍為5.5V至26V，可承受36V輸入，頻率可在200kHz至3MHz之間調(diào)節(jié)，還具有展頻頻譜抖動(dòng)的FPWM，可選輸出電壓有5.1V、5.17V、5.3V、5.4V，能滿(mǎn)足不同應(yīng)用場(chǎng)景的需求。

高精度電流限制與低 $R_{DS(ON)}$ MOSFET

內(nèi)部USB功率MOSFET的 $R_{DS(ON)}$ 低至7mΩ/7mΩ，USB端口具有高精度可編程電流限制，在3.4A下誤差為 ±10%。此外，OUT引腳可提供5.1V、200mA的輔助電源，還具備線(xiàn)路壓降補(bǔ)償功能，在2.4A負(fù)載下補(bǔ)償電壓為90mV，能有效提高充電效率和穩(wěn)定性。

工作原理與功能特性

電源管理與模式控制

TPS2585x-Q1集成了標(biāo)準(zhǔn)USB Type-C端口控制器功能，包括用于3A和1.5A電流廣播的配置通道（CC）邏輯，以及電池充電（1.2版）集成，可滿(mǎn)足傳統(tǒng)非Type-C USB設(shè)備的充電需求。該器件支持智能熱管理，可通過(guò)TS引腳連接NTC熱敏電阻監(jiān)控環(huán)境溫度或PCB板溫度，并根據(jù)溫度感應(yīng)調(diào)節(jié)USB輸出電壓和Type-C電流廣播。

輸入輸出與保護(hù)機(jī)制

輸入電壓范圍為5.5V至26V，可承受36V輸入，輸出電壓可選。具有過(guò)流、熱關(guān)斷等多種保護(hù)功能，如故障標(biāo)志報(bào)告（TPS25851-Q1和TPS25852-Q1）可及時(shí)反饋USB過(guò)流、熱關(guān)斷等故障信息，USB端口開(kāi)/關(guān)控制（TPS25852-Q1）能靈活控制端口的工作狀態(tài)。

應(yīng)用設(shè)計(jì)要點(diǎn)

元件選擇與參數(shù)設(shè)置

在設(shè)計(jì)應(yīng)用電路時(shí)，需要根據(jù)具體需求選擇合適的外部元件。例如，輸出電壓可通過(guò)VSET引腳編程設(shè)置，短接VSET至GND可設(shè)置輸出電壓為5.17V并啟用電纜補(bǔ)償功能；推薦的開(kāi)關(guān)頻率范圍為250KHz - 400KHz，可通過(guò)選擇合適的 $R_{FREQ}$ 電阻來(lái)實(shí)現(xiàn)不同的開(kāi)關(guān)頻率。

布局與散熱考慮

PCB布局對(duì)產(chǎn)品性能至關(guān)重要。輸入旁路電容應(yīng)盡量靠近IN和PGND引腳，使用寬VIN平面連接輸入電源；接地時(shí)，輸入和輸出電容的接地應(yīng)采用局部頂層平面連接到PGND引腳和PAD。同時(shí)，要注意提供足夠的散熱路徑，可使用IC的PAD作為主要熱路徑，通過(guò)熱過(guò)孔連接到系統(tǒng)接地平面散熱器，以確保器件在高溫環(huán)境下穩(wěn)定工作。

總結(jié)

TPS2585x-Q1系列產(chǎn)品憑借其高效、低EMI、高精度電流限制和智能熱管理等特性，為汽車(chē)USB充電端口設(shè)計(jì)提供了一個(gè)優(yōu)秀的解決方案。在實(shí)際應(yīng)用中，工程師們需要根據(jù)具體需求合理選擇元件和進(jìn)行PCB布局，以充分發(fā)揮該產(chǎn)品的性能優(yōu)勢(shì)。大家在使用過(guò)程中遇到過(guò)哪些挑戰(zhàn)呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。