关键词:USB PD;高耐压;15ms延迟去抖;反向电流保护反应时间短;对具备双电源的任意应用均适用;保护接口部件安全

 

2021年,一则“USB IF将USB PD3.0升级为USB PD3.1,从而支持最高48V电压输出,充电功率同步从100W提升至240W”的新闻,再次让人们将目光聚焦到USB PD标准之上。

 

USB PD(Power Delivery)是基于USB Type-C的一种电源供电标准,最大供电功率可达100W,当前正从手机、平板电脑、笔记本电脑市场,逐渐向显示器、新能源汽车、电动工具、IoT设备等市场迈进。以手机为例,IDC发布的最新数据显示,2020年全球智能手机出货量达12.9亿部,其中便有2.061亿部iPhone兼容USB PD3.0快充标准。

 

然而,USB PD的高功率输送和紧凑的几何形状常常为USB Type-C带来一些特有的安全挑战。为此,圣邦微电子日前面向手机、平板电脑、电子书、笔记本电脑市场,推出了一款5A单向USB PD高压侧开关芯片SGM2539。该芯片具有欠压锁定(UVLO)、过压锁定(OVLO)、反向电流保护(RCP)和过热保护(OTP)等功能,可在发生故障时自动关闭并断开与终端的连接,其VBUS引脚在关断时可承载高达29V的电压(VINT引脚为26V)。当设备具有两个以上Type-C端口或在传统适配器与Type-C端口共存的情况下,SGM2539可防止高压电源低压电源倒灌。

 

SGM2539的过压保护阈值默认为23V,可通过连接到OVLO引脚的外部电阻分压器进行更改。为了限制浪涌电流,在开关启动之前会依次经历15ms的去抖动和软启动时间。

 

SGM2539的工作电压为2.5V至20V。它通常用于控制连接到系统USB端口的源端设备的功率传输,并提供必要的保护功能。对于USB PD应用,如手机、平板电脑或笔记本电脑,当设备有多个供电口时,SGM2539可保证较高电压的电源为后级电池充电路径供电。

 

图1 SGM2539典型应用电路

 

SGM2539采用绿色WLCSP-2.56×1.54-15B封装,可在-40℃至+85℃温度范围内正常工作。

 

SGM2539典型特征

SG Micro Corp

 

2.5V至20V宽工作电压范围;

高达5A的连续输出电流;

VBUS引脚可承载高达29V电压(VINT引脚为26V);

低导通电阻:28mΩ(典型值);

过压锁定可调节;

电压转换率可调,用以减小浪涌电流;

两级反向电流保护;

保护电路:

过温保护(OTP);

过电压保护(OVP);

欠压锁定(UVLO);

所有条件下的反向电流保护(RCP);

绿色WLCSP-2.56×1.54-15B封装。

 

SGM2539核心特点

SG Micro Corp

 

高耐压。如前文所述,SGM2539 VBUS引脚在关断时可承载高达29V的电压(VINT引脚为26V)。如果VVBUS过高且超过VOVLO阈值,即使此时启动输入(nEN)处于较低状态,设备也会被禁用,开关将随之关闭;当VVBUS下降到VOVLO以下且没有其他有效保护时,开关将再次跟随nEN状态。

 

15ms延迟去抖。在SGM2539开启前,nEN将提供15ms延迟时间去抖动,以便在nEN信号出现反弹的情况下提供干净的启动。

 

反向电流保护反应时间短。SGM2539在任何情况下都具有防止反向电流的保护作用。如果开关输出电压(VVINT)超过输入电压(VVBUS)45mV,反向电流保护将被激活。如果差值小于120mV,反向电流保护将在4.2ms尖峰脉冲时间后关闭开关;如果差值大于120mV,则立即关闭开关。

 

对具备双电源的任意应用均适用。如果应用系统有两个USB PD端口,那么反向电流保护功能将允许使用这两个端口,SGM2539会防止高压的PD端口向低压或无电的PD端口泄露。

 

保护接口部件的安全。可控的缓起时间可减小对入口连接器、电容及前端线缆的冲击。