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

在當(dāng)今的電子設(shè)備中，USB接口的應(yīng)用無(wú)處不在，尤其是在手機(jī)、便攜式媒體播放器等設(shè)備中。TI的LP8727芯片專(zhuān)為手機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)，可在Micro/Mini USB連接器與USB、UART和音頻路徑之間提供自動(dòng)復(fù)用開(kāi)關(guān)，同時(shí)還集成了單輸入鋰離子電池充電器和過(guò)壓保護(hù)LDO。下面我們就來(lái)詳細(xì)了解一下這款芯片。

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一、芯片特性亮點(diǎn)

1.1 USB復(fù)用開(kāi)關(guān)

LP8727的USB和UART復(fù)用開(kāi)關(guān)支持高速USB，音頻輸入可驅(qū)動(dòng)至負(fù)電壓軌。其內(nèi)部LDO用于ID檢測(cè)和MIC偏置，與USB充電規(guī)范Rev. 1.1兼容。DSS輸入可用于默認(rèn)開(kāi)關(guān)連接，還具備低功耗MIC待機(jī)模式。

1.2 線(xiàn)性充電與保護(hù)

單輸入線(xiàn)性充電，VBUS輸入具有28V過(guò)壓保護(hù)（OVP），支持生產(chǎn)測(cè)試的大電流模式，并且具備熱調(diào)節(jié)功能。同時(shí)，為USB收發(fā)器和PMU喚醒提供過(guò)壓保護(hù)LDO，還有欠壓鎖定（UVLO）功能。

1.3 中斷與狀態(tài)檢測(cè)

通過(guò)中斷請(qǐng)求減少軟件輪詢(xún)，可檢測(cè)USB/ID、SEND/END按鈕、麥克風(fēng)移除、VBUS的過(guò)壓/欠壓以及充電器狀態(tài)。具備熱關(guān)斷保護(hù)功能，采用I2C兼容的串行接口，封裝為25焊球0.4mm間距的薄型DSBGA。

二、應(yīng)用領(lǐng)域廣泛

LP8727適用于GSM、GPRS、EDGE、CDMA和WCDMA手機(jī)，以及便攜式媒體播放器/MP3播放器等設(shè)備。這些設(shè)備通常對(duì)USB接口的功能和充電管理有較高要求，LP8727正好能夠滿(mǎn)足這些需求。

三、芯片詳細(xì)參數(shù)

3.1 絕對(duì)最大額定值與工作額定值

絕對(duì)最大額定值規(guī)定了芯片可能受損的極限條件，如輸入電壓、溫度等。工作額定值則是確保芯片正常工作的條件，但不代表性能極限。例如，VBUS輸入電壓范圍為 -0.3V 至 +28V，結(jié)溫最大為150°C。工作時(shí)，VBAT電壓范圍為2.5V至5.5V，VBUS為3.5V至7V，結(jié)溫范圍為 -40°C 至 +125°C。

3.2 熱特性與電氣特性

結(jié)到環(huán)境的熱阻（θJA）為46°C（Thin DSBGA - 25封裝），不過(guò)該值高度依賴(lài)應(yīng)用和電路板布局。電氣特性方面，給出了各種參數(shù)的典型值、最小值和最大值，如VBAT和VBUS的電壓范圍、內(nèi)部電源電壓、開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器電壓等。

3.3 復(fù)用開(kāi)關(guān)電氣特性

不同類(lèi)型的復(fù)用開(kāi)關(guān)（USB、UART、音頻、麥克風(fēng)）具有不同的模擬信號(hào)范圍、導(dǎo)通電阻、漏電流等特性。例如，音頻模擬開(kāi)關(guān)（AUD1、AUD2）的導(dǎo)通電阻在 -1.8V < Vo+ 或 VD- < 1.8V 時(shí)，典型值為1.6Ω，最大值為3.6Ω。

3.4 充電器電氣特性

充電器的過(guò)壓保護(hù)閾值、終止電壓、充電電流等參數(shù)都有明確規(guī)定。例如，過(guò)壓保護(hù)閾值典型值為6.9V，終止電壓在特定條件下的精度為 -0.35% 至 +0.35%。

四、控制寄存器與操作說(shuō)明

4.1 控制寄存器

LP8727通過(guò)I2C兼容的串行接口進(jìn)行編程，有多個(gè)控制寄存器用于控制充電器、復(fù)用開(kāi)關(guān)和讀取設(shè)備狀態(tài)信息。例如，CONTROL1寄存器可控制電荷泵、ID檢測(cè)LDO、ADC等功能。

4.2 操作說(shuō)明

4.2.1 復(fù)用開(kāi)關(guān)操作

芯片可檢測(cè)連接到Micro/Mini USB連接器的外部設(shè)備，但不會(huì)自動(dòng)改變開(kāi)關(guān)狀態(tài)，需要處理器通過(guò)I2C進(jìn)行控制。

4.2.2 默認(rèn)開(kāi)關(guān)狀態(tài)

通過(guò)DSS輸入可配置啟動(dòng)時(shí)的默認(rèn)開(kāi)關(guān)連接為USB或UART。當(dāng)DSS為邏輯低時(shí)，默認(rèn)連接到USB；為邏輯高時(shí)，連接到UART。

4.2.3 高阻抗模式

當(dāng)僅由VBAT供電（VBUS不存在）時(shí)，在USB和ID檢測(cè)完成之前，D+、D-和ID的默認(rèn)開(kāi)關(guān)連接應(yīng)為高阻抗模式，該模式也通過(guò)I2C控制。

4.2.4 低功耗模式

通過(guò)CONTROL1寄存器的CP_EN、ADC_EN和SEMREN位支持低功耗模式，可控制ID檢測(cè)LDO的開(kāi)啟。

4.2.5 檢測(cè)功能

支持麥克風(fēng)移除和SEND/END按鈕檢測(cè)，通過(guò)監(jiān)測(cè)ID引腳電壓實(shí)現(xiàn)，檢測(cè)到相應(yīng)事件會(huì)產(chǎn)生中斷。還支持麥克風(fēng)低功耗模式，可在不影響檢測(cè)功能的前提下降低麥克風(fēng)功耗。

4.2.6 中斷與狀態(tài)

有2個(gè)中斷狀態(tài)寄存器（INT_STAT1和INT_STAT2）和2個(gè)設(shè)備狀態(tài)寄存器（STATUS1和STATUS2），可通過(guò)串行接口讀取，用于判斷設(shè)備狀態(tài)和中斷原因。

4.2.7 設(shè)備識(shí)別

通過(guò)檢測(cè)VBUS、D+、D-和ID引腳，可識(shí)別連接到Micro/Mini USB連接器的各種附件。檢測(cè)比較器有60ms的去抖定時(shí)器，不同的ADC值對(duì)應(yīng)不同的設(shè)備功能。

五、電池充電器功能

5.1 充電模式

LP8727的充電器具有預(yù)充電模式和全充電模式。檢測(cè)到充電器輸入電壓后，進(jìn)入預(yù)充電模式，以小恒定電流充電；當(dāng)電池電壓達(dá)到VFULL_RATE時(shí)，進(jìn)入全充電模式，以全速率恒定電流充電，達(dá)到終止電壓后進(jìn)入恒壓模式。

5.2 結(jié)束充電與重啟

滿(mǎn)足結(jié)束充電（EOC）條件時(shí)，芯片會(huì)向處理器產(chǎn)生中斷，由處理器控制充電器操作。進(jìn)入維護(hù)模式后，處理器需監(jiān)測(cè)電池電壓，在電壓下降到重啟電壓時(shí)重啟充電器。

5.3 生產(chǎn)測(cè)試模式與保護(hù)功能

生產(chǎn)測(cè)試模式（PTM）下，充電器可提供高達(dá)2.3A的電流。內(nèi)置過(guò)壓保護(hù)（OVP）可承受VBUS輸入的高電壓，熱調(diào)節(jié)功能可在芯片溫度過(guò)高時(shí)動(dòng)態(tài)降低充電電流。

六、支持功能與接口

6.1 內(nèi)部參考與振蕩器

芯片具有內(nèi)部參考?jí)K，為所有模塊提供必要的參考和偏置。內(nèi)部振蕩器為邏輯控制提供時(shí)鐘，振蕩頻率典型值為31kHz。

6.2 熱關(guān)斷與溫度監(jiān)測(cè)

熱關(guān)斷功能可在芯片溫度超過(guò)160°C時(shí)觸發(fā)，使芯片進(jìn)入關(guān)機(jī)狀態(tài)，直到溫度降至115°C以下才能重新啟動(dòng)。芯片還支持溫度監(jiān)測(cè)功能，可通過(guò)讀取STATUS2寄存器的TMP_STAT位獲取芯片溫度。

6.3 I2C接口

I2C兼容的同步串行接口用于訪(fǎng)問(wèn)芯片的可編程功能和寄存器。數(shù)據(jù)傳輸遵循特定的規(guī)則，包括起始條件、字節(jié)傳輸、確認(rèn)信號(hào)和停止條件。

七、封裝與訂購(gòu)信息

LP8727采用25焊球0.4mm間距的薄型DSBGA封裝，有多種可訂購(gòu)的零件編號(hào)，不同編號(hào)在包裝數(shù)量、包裝類(lèi)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芯片功能豐富，為電子設(shè)備的USB接口和電池充電管理提供了全面的解決方案。作為電子工程師，在設(shè)計(jì)相關(guān)產(chǎn)品時(shí)，可以充分利用其特性和功能，提高產(chǎn)品的性能和可靠性。在實(shí)際應(yīng)用中，你是否遇到過(guò)類(lèi)似芯片的使用問(wèn)題？你是如何解決的呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)。