ZHCSMS6B November 2020 – September 2021 TPS25858-Q1 , TPS25859-Q1
PRODUCTION DATA
- 1 特性
- 2 应用
- 3 说明
- 4 修订历史记录
- 5 说明（续）
- 6 器件比较表
- 7 引脚配置和功能
- 8 规格
- 9 参数测量信息
-
10详细说明
- 10.1 概述
- 10.2 功能方框图
- 10.3
特性说明
- 10.3.1 断电或欠压锁定
- 10.3.2 输入过压保护 (OVP) - 持续监控
- 10.3.3 降压转换器
- 10.3.4 FREQ/SYNC
- 10.3.5 自举电压 (BOOT)
- 10.3.6 最小导通时间、最小关断时间
- 10.3.7 内部补偿
- 10.3.8 可选输出电压 (VSET)
- 10.3.9 电流限制和短路保护
- 10.3.10 电缆补偿
- 10.3.11 具有温度感测 (TS) 和 OTSD 功能的热管理
- 10.3.12 热关断
- 10.3.13 USB 使能开关控制 (TPS25859-Q1)
- 10.3.14 FAULT 指示 (TPS25859-Q1)
- 10.3.15 USB 规范概述
- 10.3.16 USB Type-C® 基础知识
- 10.3.17 USB 端口工作模式
- 10.4 器件功能模式
- 11应用和实现
- 12电源相关建议
- 13布局
- 14器件和文档支持
- 15机械、封装和可订购信息
10.3.9.1 USB 开关可编程电流限制 (ILIM)
TPS2585x-Q1 集成了两个 USB 限流开关，因此可提供可调节的电流限值以防止 USB 端口过热。TPS2585x-Q1 采用两级电流限制方案，一个是典型电流限值 IOS_BUS，第二个是次级电流限值 IOS_HI。次级电流限值 IOS_HI 是初级电流限值 IOS_BUS 的 1.6 倍。次级电流限值是抗尖峰脉冲时间 tIOS_HI_DEG 内的电流限制阈值，然后 USB 电源开关电流限制阈值会设置回 IOS_BUS。可以通过Equation9 来计算用于调整典型电流限值的电阻值。
该公式假设采用一个理想的无变化外部调节电阻器。若要将电阻容差考虑在内，首先根据容差规格确定最小和最大电阻值，然后在公式中使用这些值。电流限值和调节电阻器之间存在反比关系，因此使用 IOS(min) 公式中的最大电阻值和 IOS(max) 公式中的最小电阻值。表 10-3 列出了典型的 RILIM 电阻值。
| RILIM (KΩ) | IOS_BUS – 电流限制阈值 (mA) |
|---|---|
| 19.1 | 1690 |
| 15.4 | 2096 |
| 11.5 | 2806 |
| 9.53 | 3386 |
| 短接至 GND | 3550 |
对于常规应用，它可以将 ILIM 引脚直接短接至 GND，从而设置默认的 3.55A 电流限值，每个 USB 端口上的最大变化为 ±15%，从而遵循 Type-C 规范。TPS2585x-Q1 提供内置软启动电路，可控制输出电压的上升压摆率，以限制浪涌电流和电压浪涌。
次级电流限值 IOS_HI 允许 USB 端口在瞬态过载情况下短时间拉出较大的电流，从而为 USB 端口特殊过载测试（如 MFi OCP）带来好处。在常规应用中，一旦器件上电且 USB 端口未处于 UVLO 状态，USB 端口电流限制阈值就会被次级电流限值 IOS_HI 覆盖，因此 USB 端口可以输出高达 1.6 × IOS_BUS 的电流，该电流通常持续 2ms。在经过抗尖峰脉冲时间 tIOS_HI_DEG 之后，会通过 IOS_BUS 将电流限制阈值设置回典型电流。次级电流限制阈值在经过 tIOS_HI_RST 抗尖峰脉冲时间（通常为 16ms）之后才会恢复。如果浪涌电流高于 IOS_HI 阈值，则电流限值会立即设置回 IOS_BUS，无需等待 tIOS_HI_DEG。
TPS2585x-Q1 通过将输出电流限制为 IOS_BUS 来响应过流情况，如前面的公式所示。当发生过载情况时，器件保持恒定的输出电流，输出电压会相应地降低。可能会发生三种过载情况：
- 第一种情况是当器件通电或启用时 USB 输出出现短路或过载。可能存在浪涌电流，一旦该浪涌电流触发大约 8A 的阈值，就会启用快速关断电路，用于在电流限制控制环路能够响应前的 tIOS_USB 内关闭 USB 电源开关（如图 10-5 所示）。触发快速关断后，USB 电源开关电流感测放大器在此期间被过度驱动，并暂时禁用内部 N 沟道 MOSFET 以关闭 USB 端口。然后，电流感测放大器通过软启动恢复并改变输出电流。如果 USB 端口仍处于过流状态，则短路和过载会使输出的对地电位接近零，并且电源开关会使输出电流变至 IOS_BUS。如果过流限制条件持续时间超过 4.1ms，则相应的 USB 通道进入断续模式，关断时间为 524ms，导通时间为 4.1ms。
图 10-5 BUS 短路的响应时间 - 第二种情况是负载电流增加至高于 IOS_BUS，但低于 IOS_HI 设置值。该器件允许 USB 端口在 tIOS_HI_DEG 时间内输出这么大的电流，而不会将 USB 端口电流限制为 IOS_BUS。在经过 tIOS_HI_DEG 抗尖峰脉冲时间之后，器件会将输出电流限制在 IOS_BUS 并在恒定电流限制模式下工作。如果负载需要大于 IOS_BUS 的电流，则对于电阻负载，USB 输出电压会降至 IOS_BUS × RLOAD，如图 10-6 所示。如果过流限制条件持续时间超过 4.1ms，则相应的 USB 通道进入断续模式，关断时间为 524ms，导通时间为 4.1ms。另一个 USB 通道仍然正常工作。
图 10-6 总线过流保护 - 第三种情况是负载电流增加至超过 IOS_HI 设置值。在这种情况下，负载不会触发快速关断，USB 电源开关电流限制阈值会立即设置回初级电流限值 IOS_BUS。如果负载仍需要大于 IOS_BUS 的电流，则对于电阻负载，USB 输出电压会降至 IOS_BUS × RLOAD，如图 10-7 所示。如果过流限制条件持续时间超过 4.1ms，则相应的 USB 通道进入断续模式，关断时间为 524ms，导通时间为 4.1ms。另一个 USB 通道仍然正常工作。
图 10-7 总线过流保护：两级电流限制如果一种过载情况的时间足够长到启用上述任一情况中的热限制，则 TPS2585x-Q1 会进行热循环。热限制会关闭内部 NFET，并在 NFET 结温超过 160°C（典型值）时启动。器件保持关闭状态，直到 NFET 结温冷却 10°C（典型值），然后重新启动。这种额外的热保护机制有助于防止结温进一步升高，从而避免器件因结温超过主热关断阈值 TSD 而关闭。