BQ24392-Q1：汽車級(jí)USB 2.0高速開關(guān)的卓越之選

在電子設(shè)備飛速發(fā)展的今天，USB充電和數(shù)據(jù)傳輸功能變得至關(guān)重要。對(duì)于汽車應(yīng)用而言，更需要高性能、高可靠性的USB開關(guān)來支持各種設(shè)備的充電和數(shù)據(jù)交互。德州儀器（TI）的BQ24392-Q1就是這樣一款專為汽車應(yīng)用打造的優(yōu)秀產(chǎn)品。今天，我們就來深入了解一下BQ24392-Q1這款器件。

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一、產(chǎn)品特性亮點(diǎn)十足

1. 汽車級(jí)資質(zhì)認(rèn)證

BQ24392-Q1通過了AEC-Q100認(rèn)證，這可是汽車電子領(lǐng)域的權(quán)威認(rèn)證。它的器件溫度等級(jí)為1，環(huán)境工作溫度范圍在 -40°C 到 125°C 之間，能夠適應(yīng)汽車內(nèi)復(fù)雜多變的溫度環(huán)境。同時(shí)，其人體模型（HBM）靜電放電（ESD）分類等級(jí)為2，充電器件模型（CDM）ESD分類等級(jí)為C4B，這意味著它在靜電防護(hù)方面表現(xiàn)出色，能有效抵御靜電對(duì)器件的損害。

2. USB 2.0高速開關(guān)與充電檢測(cè)

它不僅是一個(gè)USB 2.0高速開關(guān)，還具備檢測(cè)USB電池充電規(guī)范版本1.2（BCv1.2）兼容充電器的能力。無論是專用充電端口（Dedicated Charging Port）、標(biāo)準(zhǔn)下游端口（Standard Downstream Port），還是充電下游端口（Charging Downstream Port），它都能兼容。甚至對(duì)于像蘋果（Apple?）充電器、TomTom?充電器這類非標(biāo)準(zhǔn)充電器，它也能準(zhǔn)確檢測(cè)。

3. 寬電壓范圍與ESD防護(hù)

該器件的VBUS電壓范圍為 -2V 到 28V，能適應(yīng)不同的電源輸入。并且，它按照J(rèn)ESD 22標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了ESD性能測(cè)試，人體模型可達(dá)4000V，充電器件模型（C101）可達(dá)1500V。DP_CON/DM_CON到GND的ESD性能更是達(dá)到了 ±8kV接觸放電（IEC 61000-4-2），為設(shè)備提供了可靠的靜電防護(hù)。

二、應(yīng)用場(chǎng)景廣泛實(shí)用

BQ24392-Q1適用于多種汽車應(yīng)用場(chǎng)景，比如后座娛樂系統(tǒng)和GPS系統(tǒng)。在后座娛樂系統(tǒng)中，它可以確保乘客的移動(dòng)設(shè)備如手機(jī)、平板電腦等能夠順利充電和進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；在GPS系統(tǒng)中，它能保障設(shè)備與外部充電器的穩(wěn)定連接，為導(dǎo)航功能的正常運(yùn)行提供支持。

三、器件詳細(xì)剖析

1. 基本描述

BQ24392-Q1是一款雙單刀單擲（SPST）USB 2.0高速隔離開關(guān)，帶有充電器檢測(cè)功能，適用于微型和迷你USB端口。它允許手機(jī)、平板電腦和其他電池供電的電子設(shè)備通過不同的適配器充電，并且只需最少的系統(tǒng)軟件支持。當(dāng)充電器連接到微型或迷你USB端口時(shí)，器件通過VBUS供電，其28V的耐壓能力避免了對(duì)外部保護(hù)電路的需求。

2. 引腳配置與功能

它采用10引腳（UQFN）封裝，每個(gè)引腳都有其特定的功能。例如，SW_OPEN引腳是USB開關(guān)狀態(tài)指示器，為開漏輸出，需要10kΩ的外部上拉電阻，低電平表示開關(guān)連接，高阻態(tài)表示開關(guān)未連接；CHG_AL_N引腳是充電狀態(tài)指示器，同樣是開漏輸出，低電平表示允許充電，高阻態(tài)表示不允許充電。

3. 規(guī)格參數(shù)

• 絕對(duì)最大額定值：輸入電壓范圍為 -40°C 到 125°C 溫度范圍內(nèi)為 -2V 到 28V，存儲(chǔ)溫度范圍為 -65°C 到 150°C。
• ESD額定值：人體模型（HBM）為 ±4000V，充電器件模型（CDM）對(duì)于角引腳（DP_CON和DM_CON到GND）為 ±8000V，其他引腳為 ±1500V。
• 推薦工作條件：VBUS電壓范圍為4.75V到5.25V，GOOD_BAT引腳電壓范圍為0到VBUS，DM_HOST、DP_HOST、DM_CON、DP_CON引腳電壓范圍為0到3.6V。
• 熱信息：結(jié)到環(huán)境的熱阻為167.7°C/W，結(jié)到外殼（頂部）的熱阻為78.8°C/W等。

四、功能特性深度解讀

1. 充電器檢測(cè)邏輯

當(dāng)微型或迷你USB配件插入連接器且VBUS電壓大于VBUS_VALID閾值時(shí)，BQ24392-Q1會(huì)進(jìn)入數(shù)據(jù)接觸檢測(cè)（DCD）狀態(tài)，該狀態(tài)包含一個(gè)600ms的超時(shí)特性，這是USB電池充電規(guī)范版本1.2（BCv1.2）規(guī)定的。如果配件符合USB BCv1.2標(biāo)準(zhǔn)，會(huì)啟動(dòng)130ms的去抖期，然后進(jìn)行初級(jí)檢測(cè)和次級(jí)檢測(cè)，以確定連接的是專用充電端口（DCP）、標(biāo)準(zhǔn)下游端口（SDP）還是充電下游端口（CDP）。對(duì)于蘋果和TomTom充電器，檢測(cè)時(shí)間通常約為600ms。檢測(cè)結(jié)束后，CHG_AL_N、CHG_DET和SW_OPEN這3個(gè)輸出引腳會(huì)改變狀態(tài)。

2. 設(shè)備功能模式

BQ24392-Q1有三種功能模式：無配件插入、配件插入且正在進(jìn)行檢測(cè)、配件插入且檢測(cè)完成。在不同模式下，器件會(huì)根據(jù)檢測(cè)結(jié)果和電池狀態(tài)等因素，自動(dòng)調(diào)整開關(guān)狀態(tài)和充電策略。

五、應(yīng)用與設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1. 應(yīng)用信息

• 使用GPIO引腳：CHG_AL_N和CHG_DET引腳可用于主機(jī)確定是否可以充電以及是低電流還是高電流充電；SW_OPEN引腳用于指示USB開關(guān)的開合狀態(tài)；GOOD_BAT引腳用于主機(jī)控制器向BQ24392-Q1指示電池狀態(tài)。
• 慢插入事件處理：在插入充電器時(shí)，由于VBUS和GND引腳先接觸，而檢測(cè)需要訪問D+和D-線，所以BQ24392-Q1有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的130ms去抖時(shí)間來處理這種情況。如果插入時(shí)間超過600ms，檢測(cè)算法可能會(huì)超時(shí)，將充電器檢測(cè)為非標(biāo)準(zhǔn)充電器。

2. 典型應(yīng)用設(shè)計(jì)

• 設(shè)計(jì)要求：VBUS需要1μF - 10μF和0.1μF的旁路電容來降低電路元件的噪聲；SW_OPEN和CHG_AL_N是開漏輸出，需要10kΩ的上拉電阻；DM_CON和DP_CON、VBUS建議使用外部電阻和ESD保護(hù)二極管來防止靜電損壞；CHG_DET是推挽輸出引腳，外部上拉和二極管可選。
• 詳細(xì)設(shè)計(jì)步驟：對(duì)于開漏數(shù)據(jù)線，最小上拉電阻是上拉電壓、輸出邏輯低電壓和輸出邏輯低電流的函數(shù)；最大上拉電阻是所需信號(hào)的最大上升時(shí)間和總線電容的函數(shù)。

3. 布局指南

在PCB布局時(shí)，要將VBUS旁路電容盡可能靠近VBUS引腳，并避免靠近DP/DM走線；高速DP/DM走線應(yīng)長(zhǎng)度匹配且不超過4英寸，阻抗要與電纜的差分90Ω阻抗匹配；盡量減少過孔和拐角的使用，避免在晶體、振蕩器等附近布線；推薦使用至少四層的印刷電路板，以保證信號(hào)的穩(wěn)定性。

六、總結(jié)與思考

BQ24392-Q1憑借其出色的特性和功能，為汽車電子中的USB充電和數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用提供了一個(gè)可靠的解決方案。作為電子工程師，在設(shè)計(jì)相關(guān)產(chǎn)品時(shí)，我們需要充分考慮其特性和應(yīng)用要點(diǎn)，合理布局和設(shè)計(jì)電路，以確保產(chǎn)品的性能和穩(wěn)定性。大家在使用BQ24392-Q1的過程中，有沒有遇到過什么特別的問題或者有什么獨(dú)特的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)?zāi)兀繗g迎在評(píng)論區(qū)分享交流。