探索 TPS25820/21：USB Type-C 源控制器的卓越之选

在当今电子设备飞速发展的时代，USB Type-C 接口凭借其可逆插拔、高速数据传输和强大的供电能力，成为了众多设备的标配。而 TPS25820 和 TPS25821 作为高度集成的 USB Type-C 源控制器，内置电源开关，为 USB Type-C 连接器和电缆提供了出色的解决方案。今天，我们就来深入了解一下这两款器件。

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器件特性与优势

高度集成设计

TPS25820/21 集成了一个额定电流为 1.5A 的 USB 电源开关，通过监测 Type-C 配置通道（CC）线路来确定 USB 接收装置是否连接。当连接了接收装置时，它会向 $V{BUS}$ 供电，并将可选的 $V{BUS}$ 拉电流能力通过直通 CC 线路传达给接收器。此外，TPS25820 还能将 $CONN$ 电源施加于电缆 $CONN$ 引脚，而 TPS25821 则适用于 USB 2.0 以及实施无数据充电等不需要 $V_{CONN}$ 的情况。

超高速极性确定与低功耗

具备超高速极性确定功能，$V_{BUS}$ 和 $CONN$（TPS25820）应用以及用内部固定电流限制放电。在不附加任何器件时，Type-C 连接器的工作电流仅为 1.0µA（典型值），有效降低了功耗。

出色的 ESD 保护与认证

CC1 和 CC2 具有 ±8kV 接触放电以及 ±15kV 空气放电 ESD 额定值（IEC - 61000 - 4 - 2），同时拥有 IEC/UL 证书，如 US - 33101 - UL: IEC 60950 - 1:2005; AMD1:2009, AMD2:2013 和 US - 33102 - UL: IEC 62368 - 1:2014，确保了器件在复杂环境下的可靠性。

引脚配置与功能详解

引脚功能概述

TPS25820/21 采用 12 引脚 WSON 封装，每个引脚都有其特定的功能。例如，IN 引脚为设备输入电源，CHG 引脚用于选择标准 USB 或 1.5 - A Type - C 电流源能力，EN 引脚用于控制设备的开启和关闭，FAULT 引脚在设备处于过温和 $V_{BUS}$ 电流限制条件时发出信号等。

关键引脚作用

• CC1 和 CC2 引脚：用于检测端口连接和解决电缆方向问题，还可建立向有效接收器的电流广播并配置 $V_{CONN}$（TPS25820 专用）。
• POL 引脚：当连接接收器时，报告可逆 Type - C 插头的极性，用于控制超高速数据 MUX，确保数据连接的正确性。
• SINK 引脚：指示 Type - C 接收器的连接情况。

电气与开关特性分析

电气特性

在不同的温度和测试条件下，TPS25820/21 展现出了稳定的电气特性。例如，OUT 功率开关的导通电阻在不同温度下有明确的范围，反向泄漏电流极小；输出电流限制精度高，短路电流限制在 1.6 - 1.84A 之间。

开关特性

输出电压的上升和下降时间、开启和关闭时间都有具体的参数范围，确保了快速的响应速度。例如，OUT 功率开关的输出电压上升时间典型值为 0.8ms，下降时间典型值为 0.3ms。

应用与设计建议

典型应用场景

• Type - C 源端口实现：可实现支持 5 - V 和 1.5 - A 充电的最小 Type - C 源，适用于笔记本、台式计算机、平板电脑等设备。
• USB 车载充电器：TPS25821 因其小尺寸、高度集成设计和超低待机电流，非常适合用于车载充电器，支持 Type - C 1.5 - A 和 BC1.2 DCP 充电。

  设计注意事项

• 电容选择：输入和输出电容对设备性能有重要影响。建议在 IN 引脚附近放置至少 120µF 的旁路电容，在 OUT 引脚放置小于 10µF 的陶瓷电容，以控制电压过冲和欠冲。
• ESD 保护：系统级 ESD 保护至关重要。OUT 引脚的推荐电容可降低 ESD 对 $V_{BUS}$ 路径的影响，CC1 和 CC2 引脚内置 ESD 保护，需遵循正确的布局指南。
• 电阻选择：REF 引脚连接的电阻应选择 ±0.5% 精度的 100 - kΩ 电阻，以确保电流限制和电流广播的准确性。

总结与展望

TPS25820/21 作为 USB Type - C 源控制器，以其高度集成的设计、出色的性能和丰富的保护功能，为 USB Type - C 接口的应用提供了可靠的解决方案。在实际设计中，电子工程师们需要根据具体的应用场景和需求，合理选择器件和配置参数，同时注意布局和布线的细节，以充分发挥器件的优势。随着 USB Type - C 技术的不断发展，相信 TPS25820/21 将会在更多的领域得到广泛应用，为电子设备的发展贡献更多的力量。

大家在使用 TPS25820/21 过程中遇到过哪些问题呢？又是如何解决的？欢迎在评论区分享你的经验和见解。