TP1001支持 QC2.0 快速充电协议的接口控制芯片

概述TP1001是一款支持QC2.0快速充电协议的低成本接口控制芯片。TP1001集成了所有必要的功能可以将QC2.0功能添加到 AC/DC适配器、充电器和移动电源等其他开关电源设备中以实现对支持 QC2.0协议的受电设备的快速充电功能。TP1001支持QC2.0协议的整个输出电压范围包括A类规范的输出电压范围(5V,9V,12V)和B类规范的输出电压范围(5V,9V,12V,20V)。TP1001具有可选的B类规范的输出电压抑制功能这可避免受电设备因为开关电源所提供的输出电压过高而导致意外损坏。TP1001在启用输出电压调整之前会自动检测所连接的受电设备是否支持 QC2.0协议。如果检测到受电设备不支持QC2.0 协议TP1001则会工作在BC1.2模式保持默认的 5V电压输出以确保传统的5V输入的USB受电设备能够安全工作。TP1001内部集成了电源稳压器可以满足5~20V的宽开关电源输出电压来对芯片进行外部供电。同时TP1001具有多种保护功能以保证系统的稳定和可靠。包括可选的 B类规范输出电压抑制芯片引脚开路保护芯片相邻引脚短路保护和芯片供电欠压保护等。特点支持QC2.0协议的整个输出电压范围A类规范5V,9V和12VB类规范5V,9V,12V和20V兼容USB电池充电规范1.2版本自动 USB DCP短路D至D-默认5V输出模式芯片超低工作电流待机功耗低5V输出电压时功耗低于1mW5~20V的宽芯片供电电压可选的B类规范输出电压抑制功能芯片引脚开路保护功能芯片相邻引脚短路保护功能芯片供电欠压保护系统BOM成本低采用SOP8L封装应用AC/DC适配器车载充电器便携式充电器移动电源其他USB专用充电接口(DCP)设备典型应用电路管脚管脚描述极限参数注1推荐工作范围注1:最大极限值是指超出该工作范围芯片可能会损坏。在短时间内施加器件允许的绝对最大额定值不会引起产品永久性的损坏但长时间用在器件允许的最大额定值时会对产品的可靠性造成影响。推荐工作范围是指在该范围内芯片工作正常但不完全保证满足个别性能指标。电气参数定义了器件在工作范围内并且在保证特定性能指标的测试条件下的直流和交流电气参数规范。对于未给定的上下限参数该规范不予保证其精度但其典型值合理反映了器件性能。电气参数内部框图应用说明TP1001是一款支持QC2.0快速充电协议的低成本接口控制芯片。TP1001集成了所有必要的功能可以将QC2.0 功能添加到AC/DC适配器、充电器和移动电源等其他开关电源设备中以实现对支持 QC2.0协议的受电设备的快速充电功能。TP1001支持QC2.0协议的整个输出电压范围包括A类规范的输出电压范围(5V,9V,12V)和B类规范的输出电压范围(5V,9V,12V,20V)。TP1001可以自动检测出受电设备为支持 QC2.0协议或者为支持USB电池充电规范1.2 版本并且相应的启用输出电压调节功能。电源稳压器如典型应用电路图所示开关电源的输出电压VOUT通过芯片外部的供电电阻 RVDD对芯片进行供电。当供电电流大于芯片内部所需要的工作电流时芯片内部的电源稳压器会将 VDD电压钳位在VDD钳位电压阈值典型值为 6.1V。这有助于5V~20V的宽开关电源输出电压通过RVDD和CVDD来对TP1001进行外部供电。RVDD和CVDD的建议取值为 RVDD3.3kΩ和CVDD1uF。VDD启动/欠压锁定芯片启动时当VDD电压上升到启动电压阈值时芯片内部的逻辑电路开始正常工作。当 VDD电压下降到欠压锁定阈值时,芯片内部的逻辑电路停止工作并复位。一旦VDD 电压下降到芯片的欠压锁定阈值以下时必须重新上升到芯片的启动电压阈值后,芯片才能重新开始工作。芯片基准电流基准电压输出引脚R连接到芯片内部的带隙基准电压通过连接电阻到地可以设置芯片的基准电流并为内部定时电路提供精准的定时时间。RR建议取值为RR 91 kΩ。QC2.0协议接口TP1001启动时当VDD电压达到芯片启动电压阈值后的 20ms或更短时间内开关N5导通(见内部框图)。此时开关 N4以及输出控制开关N1~N3保持关断。这时电源设定为默认的 5 V输出电压值。当D和D-短路后就可以开始 USB电池充电规范1.2版本中所述的专用充电接口(DCP)与受电设备(PD)之间的正常握手。开关N5导通后TP1001开始监测D的电压值。如果该值连续高于VDAT_REF(典型值325mV)并且低于VSEL_REF(典型值2V)至少 1.25 秒TP1001 将进入 QC2.0 工作模式。在 QC2.0模式下只要 D的电压低于 VDAT_REFTP1001 将复位1.25秒计时器进入USB电池充电规范1.2版兼容模式开关电源默认输出 5V电压值。TP1001进入QC2.0工作模式后开关N5将关断。此时开关N4导通将D-通过一个17kΩ的下拉电阻连接到地。一旦D-的电压下降到VDAT_REF以下并持续至少1 ms时TP1001 立即开始接受受电设备通过数据线路D和D-施加的不同输出电压请求。下表是经过汇总的输出电压查找表将专用充电接口(DCP)的输出电压与开关N1N2和 N3的状态进行对应说明。当USB线缆断开时D的电压值被下拉电阻RPDR_D拉低见典型应用图。一旦 D的电压低于VDAT_REF时TP1001 将导通开关N5从而将D和D-短路并且关断开关 N1~N4。这时TP1001进入USB电池充电规范1.2版兼容模式电源默认输出 5V电压值。RPDR_D的建议取值为RPDR_D390kΩ。保护功能TP1001具有多种保护功能以保证系统的稳定和可靠。包括可选的 B类规范输出电压抑制芯片引脚开路保护芯片相邻引脚短路保护和芯片供电欠压保护等。当TP1001只应用在QC2.0协议的A类规范的输出电压范围(5V,9V,12V)时可以通过将芯片的V3引脚短接到VDD 来实现。此时TP1001抑制受电设备通过数据线路D和D-施加的任何20V输出电压的请求。PCB布局TP1001在进行PCB布局时建议按以下规则进行走线V1,V2,V3连接到开关电源的反馈网络其走线要尽可能的短芯片的地线离开关电源的反馈网络的地线要尽可能的短同时走线要远离开关电源的干扰源。TP1001部分电路的地线必须先回到开关电源输出电容的地再与电路其它部分的地线连接。旁路电容VDD的旁路电容尽可能的紧靠芯片的VDD引脚和GND引脚。D和D-电容为了减小开关电源对TP1001的检测干扰USB D和D-这两个输入引脚必须加旁路滤波电容到地且电容须尽可能的紧靠芯片的D和D-引脚。CD和CD-的建议取值为CDCD-100nF。当PCB布局走线不合理时CD和CD-的取值可以在不影响TP1001检测功能的情况下根据实际情况适当加大。R电阻芯片基准电流设置电阻尽可能的紧靠芯片的R引脚。