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

在当今的电子设备中，USB接口的应用无处不在，尤其是在手机、便携式媒体播放器等设备中。TI的LP8727芯片专为手机应用设计，可在Micro/Mini USB连接器与USB、UART和音频路径之间提供自动复用开关，同时还集成了单输入锂离子电池充电器和过压保护LDO。下面我们就来详细了解一下这款芯片。

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一、芯片特性亮点

1.1 USB复用开关

LP8727的USB和UART复用开关支持高速USB，音频输入可驱动至负电压轨。其内部LDO用于ID检测和MIC偏置，与USB充电规范Rev. 1.1兼容。DSS输入可用于默认开关连接，还具备低功耗MIC待机模式。

1.2 线性充电与保护

单输入线性充电，VBUS输入具有28V过压保护（OVP），支持生产测试的大电流模式，并且具备热调节功能。同时，为USB收发器和PMU唤醒提供过压保护LDO，还有欠压锁定（UVLO）功能。

1.3 中断与状态检测

通过中断请求减少软件轮询，可检测USB/ID、SEND/END按钮、麦克风移除、VBUS的过压/欠压以及充电器状态。具备热关断保护功能，采用I2C兼容的串行接口，封装为25焊球0.4mm间距的薄型DSBGA。

二、应用领域广泛

LP8727适用于GSM、GPRS、EDGE、CDMA和WCDMA手机，以及便携式媒体播放器/MP3播放器等设备。这些设备通常对USB接口的功能和充电管理有较高要求，LP8727正好能够满足这些需求。

三、芯片详细参数

3.1 绝对最大额定值与工作额定值

绝对最大额定值规定了芯片可能受损的极限条件，如输入电压、温度等。工作额定值则是确保芯片正常工作的条件，但不代表性能极限。例如，VBUS输入电压范围为 -0.3V 至 +28V，结温最大为150°C。工作时，VBAT电压范围为2.5V至5.5V，VBUS为3.5V至7V，结温范围为 -40°C 至 +125°C。

3.2 热特性与电气特性

结到环境的热阻（θJA）为46°C（Thin DSBGA - 25封装），不过该值高度依赖应用和电路板布局。电气特性方面，给出了各种参数的典型值、最小值和最大值，如VBAT和VBUS的电压范围、内部电源电压、开关调节器电压等。

3.3 复用开关电气特性

不同类型的复用开关（USB、UART、音频、麦克风）具有不同的模拟信号范围、导通电阻、漏电流等特性。例如，音频模拟开关（AUD1、AUD2）的导通电阻在 -1.8V < Vo+ 或 VD- < 1.8V 时，典型值为1.6Ω，最大值为3.6Ω。

3.4 充电器电气特性

充电器的过压保护阈值、终止电压、充电电流等参数都有明确规定。例如，过压保护阈值典型值为6.9V，终止电压在特定条件下的精度为 -0.35% 至 +0.35%。

四、控制寄存器与操作说明

4.1 控制寄存器

LP8727通过I2C兼容的串行接口进行编程，有多个控制寄存器用于控制充电器、复用开关和读取设备状态信息。例如，CONTROL1寄存器可控制电荷泵、ID检测LDO、ADC等功能。

4.2 操作说明

4.2.1 复用开关操作

芯片可检测连接到Micro/Mini USB连接器的外部设备，但不会自动改变开关状态，需要处理器通过I2C进行控制。

4.2.2 默认开关状态

通过DSS输入可配置启动时的默认开关连接为USB或UART。当DSS为逻辑低时，默认连接到USB；为逻辑高时，连接到UART。

4.2.3 高阻抗模式

当仅由VBAT供电（VBUS不存在）时，在USB和ID检测完成之前，D+、D-和ID的默认开关连接应为高阻抗模式，该模式也通过I2C控制。

4.2.4 低功耗模式

通过CONTROL1寄存器的CP_EN、ADC_EN和SEMREN位支持低功耗模式，可控制ID检测LDO的开启。

4.2.5 检测功能

支持麦克风移除和SEND/END按钮检测，通过监测ID引脚电压实现，检测到相应事件会产生中断。还支持麦克风低功耗模式，可在不影响检测功能的前提下降低麦克风功耗。

4.2.6 中断与状态

有2个中断状态寄存器（INT_STAT1和INT_STAT2）和2个设备状态寄存器（STATUS1和STATUS2），可通过串行接口读取，用于判断设备状态和中断原因。

4.2.7 设备识别

通过检测VBUS、D+、D-和ID引脚，可识别连接到Micro/Mini USB连接器的各种附件。检测比较器有60ms的去抖定时器，不同的ADC值对应不同的设备功能。

五、电池充电器功能

5.1 充电模式

LP8727的充电器具有预充电模式和全充电模式。检测到充电器输入电压后，进入预充电模式，以小恒定电流充电；当电池电压达到VFULL_RATE时，进入全充电模式，以全速率恒定电流充电，达到终止电压后进入恒压模式。

5.2 结束充电与重启

满足结束充电（EOC）条件时，芯片会向处理器产生中断，由处理器控制充电器操作。进入维护模式后，处理器需监测电池电压，在电压下降到重启电压时重启充电器。

5.3 生产测试模式与保护功能

生产测试模式（PTM）下，充电器可提供高达2.3A的电流。内置过压保护（OVP）可承受VBUS输入的高电压，热调节功能可在芯片温度过高时动态降低充电电流。

六、支持功能与接口

6.1 内部参考与振荡器

芯片具有内部参考块，为所有模块提供必要的参考和偏置。内部振荡器为逻辑控制提供时钟，振荡频率典型值为31kHz。

6.2 热关断与温度监测

热关断功能可在芯片温度超过160°C时触发，使芯片进入关机状态，直到温度降至115°C以下才能重新启动。芯片还支持温度监测功能，可通过读取STATUS2寄存器的TMP_STAT位获取芯片温度。

6.3 I2C接口

I2C兼容的同步串行接口用于访问芯片的可编程功能和寄存器。数据传输遵循特定的规则，包括起始条件、字节传输、确认信号和停止条件。

七、封装与订购信息

LP8727采用25焊球0.4mm间距的薄型DSBGA封装，有多种可订购的零件编号，不同编号在包装数量、包装类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芯片功能丰富，为电子设备的USB接口和电池充电管理提供了全面的解决方案。作为电子工程师，在设计相关产品时，可以充分利用其特性和功能，提高产品的性能和可靠性。在实际应用中，你是否遇到过类似芯片的使用问题？你是如何解决的呢？欢迎在评论区分享你的经验。