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          全集成汽車USB Type-A和USB Type-C充電器控制芯片

          作者: 時間:2023-06-27 來源:MPS 收藏

          汽車中控系統(tǒng)通常都會提供一個 USB 充電端口,該端口需要在傳輸數(shù)據(jù)的同時為移動設(shè)備充電。對這些系統(tǒng)而言,選擇帶 USB 限流開關(guān)的汽車級 IC 非常重要。本文將介紹 的 USB 充電端口降壓變換器 MPQ4228-C-AEC1,以及如何將其高效率的優(yōu)勢應(yīng)用于 USB 集線器和其他 USB Type-C 、USB Type-A 應(yīng)用中。

          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/202306/447995.htm

          MPQ4228-C-AEC1

          MPQ4228-C-AEC1 提供了一種集成降壓開關(guān)模式變換器和 USB 限流開關(guān)的 USB 充電解決方案(見圖 1)。它支持 BC1.2 CDP 模式和 USB Type-C 5V @ 3A DFP 模式,并采用小尺寸 QFN-22 (4mmx4mm) 封裝。該器件集成了一個同步 DC/DC 降壓變換器和一個支持 CDP 模式的充電器端口控制器,可減少組件數(shù)量,從而改善 EMI 性能并減小 PCB 尺寸。

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          圖 1:MPQ4228-C-AEC1 典型應(yīng)用電路

          MPQ4228-C-AEC1 提供多種強(qiáng)大的保護(hù)功能,包括打嗝模式的限流保護(hù)(支持 MFI OCP)、輸出過壓保護(hù)(OVP)、USB_OUT/DP/DM/CC1/CC2 到電池的短路保護(hù),以及過溫保護(hù)(OTP) 。

          MPQ4228-C-AEC1 還可用于 USB Type-A 和 USB Type-C 應(yīng)用。其CC2 引腳可檢測連接以配置 USB Type-C 電纜和連接器之間的接口。當(dāng) CC1 引腳接地時,MPQ4228-C-AEC1 工作于 USB Type-A 模式,電流限制遵從 USB Type-A 規(guī)范。

          效率

          MPQ4428-C-AEC1 采用高效率 DC/DC 變換器,峰值效率高達(dá) 94.4%,且總負(fù)載溫升僅為 31°C 。由于該器件具有相當(dāng)高的效率,其產(chǎn)生的熱量也非常少,這不僅降低了散熱需求,還縮小了整體解決方案尺寸。其效率曲線如圖 2 所示。 

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          圖2:效率與負(fù)載電流

          外殼溫度測試

          圖 3 顯示了 MPQ4228-C-AEC1 的外殼溫度測試結(jié)果。測試條件為:輸入電壓 (VIN) = 12V,USB = 5V,輸出電流 (IOUT) = 3A。測量在 4 層 PCB (57.4mmx57.4mm) 上進(jìn)行;其頂層和底層為 2oz,而中間層 1 和中間層 2 為 1oz。環(huán)境溫度 (TA) 為 25°C。 

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          圖3:外殼溫度測試

          數(shù)據(jù)傳輸

          數(shù)據(jù)傳輸需要出色的信號完整性,通過眼圖測試可以評估 USB 2.0 信號的完整性。如圖 4 所示,當(dāng)主機(jī)數(shù)據(jù)通過 MPQ4228-C-AEC1 的內(nèi)部 DP/DM 數(shù)據(jù)開關(guān)時,150cm 電纜具有出色的眼圖性能。在此測試中,VIN = 12V,開關(guān)頻率 (fSW) = 420kHz。 

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          圖4:眼圖

          電磁干擾 (EMI)

          隨著汽車電子產(chǎn)品的不斷發(fā)展,對整車電磁兼容(EMC)性能的要求也越來越嚴(yán)格。電磁干擾(EMI)會降低器件性能;在某些應(yīng)用中可能產(chǎn)生更明顯的影響,例如收音機(jī)產(chǎn)生噪音。

          MPQ4228-C-AEC1 具有頻譜擴(kuò)展功能,在無需屏蔽和共模電感的條件下,即可通過 CISPR25 Class 5 標(biāo)準(zhǔn)。圖 5 顯示了其傳導(dǎo) EMI 測試結(jié)果。測試條件為:VIN = 12V,總線電壓 (VBUS) = 5V,IOUT = 3A,電感 (L) = 4.7μH,fSW = 420kHz,F(xiàn)REQ 引腳連接到 GND,工作模式為強(qiáng)制脈寬調(diào)制 (PWM) 模式。 

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          圖5:傳導(dǎo) EMI 測試結(jié)果

          圖 6 顯示了輻射 EMI 測試結(jié)果。測試條件與傳導(dǎo) EMI 相同。 

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          圖6:輻射 EMI 測試結(jié)果

          線路壓降補(bǔ)償

          車輛和 USB 端口之間存在一定的距離,而這段距離的線路壓降會影響終端的充電電壓和充電速度。而且,不同車型中的這段距離有所不同。MPQ4228-C-AEC1 針對這個問題定義了可靈活配置的線損補(bǔ)償。 

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          圖7:線路壓降補(bǔ)償與負(fù)載電流

          MPQ4228-C-AEC1 是 MPQ4228 系列產(chǎn)品之一。該系列還包括以下器件:

          ●   MPQ4228-AEC1,支持 Apple 3A Divider 模式以及 BC1.2 和 1.2V/1.2V 模式 DCP 方案。

          ●   MPQ4228-Q-AEC1,支持快充 (QC3.0) 模式,向下兼容 BC1.2、Apple 3A Divider 模式和 1.2V/1.2V 模式 DCP 方案。

          MPQ4228 系列通過 VBUS/DM/DP/CC 引腳提供電池短路保護(hù),可通過 ±8kV IEC 61000-4-2 接觸放電測試和 ±15kV IEC 61000-4-2 空氣放電測試。

          結(jié)語

          本文介紹了 MPQ4228-C-AEC1 所具有的優(yōu)勢,如高效率、出色的 EMI 性能和優(yōu)化的散熱性能。除此之外,您還可以參考該視頻了解 MPQ4228 系列的另一個產(chǎn)品,MPQ4228-AEC1。 提供一系列功能強(qiáng)大且符合 AECQ-100 認(rèn)證的 USB 充電端口,可滿足任何設(shè)計需求。



          關(guān)鍵詞: MPS 充電器控制芯片

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