‌TPS66020/TPS66021 集成电源多路复用器技术文档总结

TPS6602x 是一款功能齐全的电源开关多路复用器，包含集成的 5V 源电源路径和 4V 至 22V 灌电源路径。当输出负载超过选定的限流阈值时，5V 源路径通过在恒流模式下工作将输出电流限制在安全水平。每个电源路径都支持过热和反向电流保护。VBUS具有过压保护，其电平由可选的外部电阻分压器设置。如果不需要过压保护，可以通过将 OVP 端子接地来禁用它。TPS6602x 系列支持指示过流和过热事件的故障引脚。

TPS6602x 系列还支持高压 VBUS LDO 稳压器（每种设备类型 3.3V 或 5V），可用于在电池没电条件下运行时为设备和其他系统组件供电。TPS66020调节至3.3V，TPS66021调节至5V。
*附件：tps66020.pdf

特性

• 集成 30 mΩ（典型值）、32V 容差 NFET 5V 源路径，高达 3 A
• 集成 22 mΩ（典型值）、32V 容差 NFET 4V 至 22V 灌电流路径，高达 5 A
• 5V 源路径的可选电流限制
• 内置软启动以限制浪涌电流
• 集成高压VBUS LDO稳压器（每种器件类型3.3V或5.0V）
• 通过引脚配置可选的 VBUS 过压保护。
• 系统电源和 VBUS 欠压保护
• 5V 系统电源过压保护
• 过温保护
• 反向电流保护
• 具有去毛刺故障报告功能的故障引脚
• 支持快速角色交换
• IEC/UL证书编号US-34369-UL 标准
  • 标准：IEC 62368-1 第 2 版、UL 2367 第 1 版
• 占地面积小的 WCSP 封装，无需 HDI。

参数

方框图

‌1. 产品概述‌

• ‌型号‌：TPS66020（3.3V VBUS LDO）和TPS66021（5V VBUS LDO），均为德州仪器（TI）推出的集成电源多路复用器。
• ‌核心功能‌：集成5V源路径（Source）和4V-22V灌电流路径（Sink），支持双向电源切换管理，适用于USB Type-C/PD应用场景。
• ‌关键特性‌：
  • ‌源路径‌：30mΩ NFET，支持3A输出，可选1.5A/3A电流限制，内置软启动、反向电流保护（RCP）、过温保护（TSD）。
  • ‌灌电流路径‌：22mΩ NFET，支持5A输入，4V-22V宽电压范围，集成VBUS过压保护（OVP）。
  • ‌VBUS LDO‌：TPS66020输出3.3V，TPS66021输出5V，支持无电池（Dead Battery）供电场景。

‌2. 应用场景‌

• 台式机/主板、笔记本、Chromebook、扩展坞、Type-C适配器等。
• 支持USB Power Delivery（PD）协议，兼容快充角色交换（Fast Role Swap, FRS）。

‌3. 技术细节‌

• ‌保护机制‌：
  • ‌源路径‌：过压（OVP）、欠压（UVLO）、过流（ILIMIT）、过温（TSD）及反向电流保护（RCP）。
  • ‌灌电流路径‌：OVP（可选）、TSD、RCP，支持软启动以减少浪涌电流。
• ‌控制逻辑‌：通过EN0/EN1引脚选择工作模式（禁用、1.5A源、3A源、灌电流模式）。
• ‌封装‌：28引脚WCSP（1.606mm x 2.806mm），符合IEC/UL 62368-1安全标准。

‌4. 典型设计要点‌

• ‌外围电路‌：需配置75kΩ±1%精度电阻（IREF引脚）设置电流限制基准。
• ‌电容推荐‌：
  • VLDO引脚：4.7μF陶瓷电容（X7R/X5R）。
  • PP5V/VBUS引脚：10μF+0.1μF高频去耦电容。
• ‌可选保护‌：TVS二极管（如TVS2200）抑制VBUS瞬态电压，Schottky二极管防止接地回流。

‌5. 工作模式与状态机‌

• ‌状态转换‌：支持禁用（DISABLED）、源模式（SRC 1.5A/3A）、灌模式（SNK）、故障状态（FAULT）及FRS过渡状态。
• ‌FRS流程‌：灌模式→检测VBUS电压降至vSafe5V以下→自动切换至源模式（3A），响应时间需满足USB PD时序要求。

‌6. 文档结构‌

• 包含特性描述、引脚定义、电气参数（绝对最大值、ESD等级、热阻）、应用电路示例（单端口Type-C设计）、布局指南及封装信息。

‌7. 版本与认证‌

• 文档版本：SLVSEW8B（2019年8月发布，12月修订），符合IEC 62368-1 Ed. 2和UL 2367 Ed. 1安全标准。