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[参考译文] TPS25751:+ BQ25792作为 USB-BQ25792 PD 供电方和受电方

Guru**** 2381760 points
Other Parts Discussed in Thread: TPS25751, BQ25792
请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

https://e2e.ti.com/support/power-management-group/power-management/f/power-management-forum/1506362/tps25751-bq25792-as-usb-pd-source-and-sink

器件型号:TPS25751
Thread 中讨论的其他器件: BQ25792

工具/软件:

您好!

我们目前正在研究产品的解决方案。

我遇到了适用于 USB PD 的 TPS+BQ 实现、并想提问。

但首先要实现一些设计目标:

  • 4节(13、6-16、8V)电池最大充电电流2、75A
  • 最大系统负载100W -(通过 SysFet 放电6,25-7,4A)
  • 符合 USB-C PD 标准
  • 灌电流:如果可用、最大为100W
  • 拉电流:最大60W

1.我们的第一个问题是当 BQ 可以提供额外的5V 电源时,TPS 为什么需要额外的5V 电源? 该5V 电源何时加载? 仅适用于5V 3A USB-BC1.2 PD 源或仅用于 BC1.2? 为什么 TPS 在 USB OTG 模式下不只是从 BQ 请求5V?

这将节省一些布板空间和成本并增加复杂性。

此外:何时需要提供5V 电压? 是否有办法将 TPS 的 GPIO 配置为仅在需要时禁用/启用5V 转换器?

我们认为有一个简单的系统、其中我们的负载由 BQ 的 VSYS 输出供电、由硬电源按钮切换、而在待机模式下没有 uC 运行。  

我们本来希望有一个5V 转换器(我们非常受欢迎/空间受限)、它将为 TPS/USB 和我们的主 UC 负载供电。 不过、这意味着当器件关闭时、5V 电压将不可用。 因此、仅当器件开启时才支持 USB - PD 源。 这是可能的吗? (我们希望具有低寄生漏极、并且不希望始终运行5V 降压)

2.如果连接的 USB PD 电源功率太低,会发生什么情况? TPS 是否将 BQ 配置为仅绘制可用的内容?

谢谢、祝大家愉快

Stephan Schwarz

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    尊敬的 Stephan:

    [报价 userid="652059" url="~/support/power-management-group/power-management/f/power-management-forum/1506362/tps25751-bq25792-as-usb-pd-source-and-sink

    1.我们的第一个问题是当 BQ 可以提供额外的5V 电源时,TPS 为什么需要额外的5V 电源? 该5V 电源何时加载? 仅适用于5V 3A USB-BC1.2 PD 源或仅用于 BC1.2? 为什么 TPS 在 USB OTG 模式下不只是从 BQ 请求5V?

    这将节省一些布板空间和成本并增加复杂性。

    此外:何时需要提供5V 电压? 是否有办法将 TPS 的 GPIO 配置为仅在需要时禁用/启用5V 转换器?

    [/报价]

    5V 电源用于提供5V 电源以及为 VCONN (即 Type-C 电缆电源)提供5V 电源。 需要提供 PP5V 作为供电、并至少提供600mA 以实现 VCONN 支持。 我们可以选择将5V USB-C PD 合约配置为通过 PP5V 或 PPHV 提供。 如果您决定通过 PP5V 提供5V 合约、则需要调整5V 电源轨的大小以支持最大的5V 合约(通常为15W)。

    该器件未设计为具有用于5V 电源轨的内部 LDO、因此需要使用外部 LDO。

    当 TPS25751配置为供电时、应始终存在5V 电源轨。 对于"仅接收"应用、并不需要它。 否、无法将 GPIO 配置为禁用/启用5V 转换器、因此需要 MCU 或 EC 来控制此情况。

    Unknown 说:
    2. 如果连接的 USB PD 电源功率过低、会发生什么情况? TPS 是否将 BQ 配置为仅绘制可用的内容?

    正确、 TPS25751将协商 USB-C PD PD 供电方和 TPS (作为 USB-C 受电方)都支持的最高功率 PD 合约。 协商有效合约后、TPS25751会根据有效合约对兼容的 BQ 器件进行编程。

    谢谢。此致、

    Chris

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    您好、Chris、

    感谢您的回答。

    看起来我完全错过了 Vconn 始终存在的 USB-C 规格要求。

    但是、您的回答打开了另一个问题、如何将 TPS25751配置为仅从 PP5V 电源提供 Vconn?

    我在 USBCPD 应用程序自定义工具中找不到任何内容。 (也不在高级配置中)

    也许我们可以"滥用"电池电量耗尽功能来发挥优势、假设我们的方框图如下所示:

    我们还假设 VIN_3V3由连接到系统5V 电源的 LDO 生成、因此它仅在器件"开启"时才存在、例如用户翻转了 S1开关。

    如果我完全理解文档、则会出现以下行为:

    如果 S1关闭、因此没有 PP5V 或 VIN_3V3、则 TPS25751应处于电池无电模式。 它应该从 USB-C PD 请求5V 电压并开始运行。 它只能充当受电方、但我不确定它是否仍会请求完整配置的100W PD 合约?  

    如果 S1导通且 PP5V 和 VIN_3V3可用、则 TPS 应能够根据连接的和商定的 PD 合约进行灌电流和拉电流。

    当 TPS25751D 已处于电池无电模式时、如果 PP5V 和 VIN_3V3可用、会发生什么情况?

    我们是否确实需要嵌入式控制器来复位电池电量耗尽位?

    我们可能能够执行一些简单的逻辑工作(清除电池电量耗尽模式位)、例如在配置为 PD 硬复位时通过 I2Ct_IRQ 复位 TPS?

    谢谢、祝大家愉快

    Stephan

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    尊敬的 Stephan:

    似乎完全错过了 Vconn 始终存在的 USB-C 规范要求。

    在这里稍微修正,我意识到我的措辞方式可能有点混乱。

    5V 电源用于提供5V 电压、以及为 VCONN (即 Type-C 电缆电源)提供5V 电压。 需要提供 PP5V 作为供电、并至少提供600mA 以实现 VCONN 支持。 [/报价]

    Vconn  不是  始终需要。 提供电源时、仅当您需要提供大于3A 的电流时、才需要 VCONN、因为电缆需要广播>3A 的电流能力、并且需要(通过 VCONN)供电才能实现此目的。 如果您是"仅接收端"、则不需要 VCONN、除非需要与电缆进行通信。

    TPS25751在进行任何供电时都需要 PP5V、这并不一定是因为 VCONN 要求。

    如何将 TPS25751配置为仅从 PP5V 电源提供 Vconn?

    VCONN 通过 PP5V 自动供电。 您可以更改5V PDO 的供电方式。

    当您在"发送供电方能力"寄存器中配置供电方 PDO 1时、可以选择更改电源路径。

    PP1对应于 PP5V、PP3对应于 PPHV。 如果您希望 TPS25751仅从 PP5V 提供 VCONN、请将电源路径更改为 PP3、以便通过 PPHV 电源路径提供5V 电源 PDO。


    如果 S1关闭、因此没有 PP5V 或 VIN_3V3、则 TPS25751应处于电池无电模式。 它应该从 USB-C PD 请求5V 电压并开始运行。 它只能充当受电方、但我不确定它是否仍会请求完整配置的100W PD 合约?

    不完全正确。

    从技术上讲、此时器件处于关闭状态。

    连接插头时、TPS25751 (关闭状态)会在 CC 线路上暴露 Rd 电阻器、该电阻器将端口广播为 Type-C 受电方、如果连接了 Type-C 供电方、则应根据基本 Type-C 连接在 VBUS 上提供5V 电压。 TPS25751通过 VBUS 上电后、会处于"电池无电模式"、并设置内部电池无电标志。

    现在、根据电池电量耗尽的配置、PD 控制器的行为将略有不同。 您可以阅读 DS 中的表8-6中的完整说明。

    如果您有一个保存了配置的 I2C EEPROM、PD 控制器将从 VBUS 电源提供 LDO3V3、EEPROM 应该从 LDO3V3供电。 然后、TPS25751将从 EEPROM 加载其配置、并根据配置设置充当受电方。 如果配置支持100W 受电 PD 合约、它将尝试协商最高100W 的合约。 (取决于来源提供的内容)。

    是的、它最初请求 Type-C 5V 合约、但可以根据 EEPROM 中的配置启动并请求100W PD 合约。

    如果 S1处于打开状态并且 PP5V 可用并且 VIN_3V3、则 TPS 应该能够根据 PD 合同的连接和协议灌入和拉取电流。

    如果首先发生这种情况、是的。 您还假设已将有效配置加载到 PD 控制器(来自 I2C EEPROM 或 I2C 主机)

    当 TPS25751D 已处于电池电量耗尽模式时、如果 PP5V 和 VIN_3V3可用、会发生什么情况?

    电池电量耗尽标志仍被置位、器件保持在其当前工作模式、并且仍处于"电池电量耗尽模式"。 器件仍是仅受电方。

    我们确实需要一个嵌入式控制器来重置电池电量耗尽的位吗?

    不一定、但这里的选项非常有限。

    有一个单个可配置的 Barrel_Jack_Event 事件"GPIO"、在该事件生效时将设置提到的字段、清除电池电量耗尽标志、还将触发电源角色切换为供电方。

    遗憾的是、没有用于仅清除电池无电标志的 GPIO。

    我们可能能够执行一些简单的逻辑工作(清除电池电量耗尽模式位)、例如在配置为 PD hardreset 时通过 I2Ct_IRQ 重置 TPS?

    我不确定您的意思。 您不能将 IRQ 配置为触发 PD 控制器中的行为。

    谢谢。此致、

    Chris

    [/quote]
  • 请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

    您好、Chris、

    非常感谢您的冗长解释!

    我们确实希望器件没有连接 EC/UC、因此应假定所有行为都是使用 EEPROM 进行配置-无 I2C 通信。

    只是为了回顾一下,如果我真的得到了你说的一切:

    1.如果我们将最大 PD 电源限制为60W 总功率、最大3A 功率、并且我们设置了正确的配置(从 PPHV 供电)、那么在我们的系统中不需要能够提供3.6A 的5V 电源。

    我们只需要为 TPS 5V 供电以供自己的内部电源使用-我假设这个值只有几 mA、但无法在数据表中找到确切的值。

    从不需要 Vconn、因为不需要<3A 的有源电缆。

    不确定如果连接有源电缆会发生什么情况? 我想它只是不会得到供电,但供电和受电仍然能够达成3A 合同?

    也许我们仍然需要一个5V 电源来使用有源电缆、但它只需要提供600mA、而不需要提供完整的3、6A。

    2.清除电池电量耗尽标志:

    [报价 userid="416726" url="~/support/power-management-group/power-management/f/power-management-forum/1506362/tps25751-bq25792-as-usb-pd-source-and-sink/5790931 #5790931"]
    我们可能能够执行一些简单的逻辑工作(清除电池电量耗尽模式位)、例如在配置为 PD 硬复位时通过 I2Ct_IRQ 复位 TPS?
    [/报价]

    这是一个错误。 我没有正确阅读。

    我们是否需要清除电池电量耗尽标志? 当设置该位且 PP5V 变为可用时、如果 USB-C 供电方断开连接、会发生什么情况? 如果 PP5V 在下一个插入事件时可用、是否复位、或者它是否从不通过任何睡眠/待机/空闲模式复位?

    这意味着->器件关闭(PP5V 无电压)=仅灌电流/器件开启(PP5V 存在)=灌电流和拉电流

    因此、要从受电方(电池无电模式)更改为供电、您需要为 PP5V 供电并重新连接 USB-C 器件。

    这种行为实际上会大有裨益、因为这意味着我们可以将 TPS 设置为"源偏好"角色、并让用户根据器件在导通之前是导通还是关断/插接进来来选择源/接收端。

    如果不是这种情况、您似乎暗示我们可以将 Barrle_Jack_Event 配置为"GPIO"并短暂切换以清除标志?

    但是、如果该位未被存在 PP5V 的插入事件切割、则仍应通过对器件进行下电上电来清除该位、例如移除 PD 源并关闭 PP5V 以完全关闭 TPS。 (清除该位)如果器件现在已开启(PP5V 现在存在)、则 TPS 现在将能够拉出和灌入电流。 对吧?

    如果我能理解表"8-7. 状态"一节中所述的步骤进行比较。 但我不太明白这意味着什么。 我也找不到有多长时间(T)-在表上提到。

     Stephan

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    尊敬的 Stephan:

    [引述 userid="652059" url="~/support/power-management-group/power-management/f/power-management-forum/1506362/tps25751-bq25792-as-usb-pd-source-and-sink/5791213 #5791213"]

    1.如果我们将最大 PD 电源限制为60W 总功率、最大3A 功率、并且我们设置了正确的配置(从 PPHV 供电)、那么在我们的系统中不需要能够提供3.6A 的5V 电源。

    我们只需要为 TPS 5V 供电以供自己的内部电源使用-我假设这个值只有几 mA、但无法在数据表中找到确切的值。

    从不需要 Vconn、因为不需要<3A 的有源电缆。

    不确定如果连接有源电缆会发生什么情况? 我想它只是不会得到供电,但供电和受电仍然能够达成3A 合同?

    也许我们仍然需要一个5V 电源来使用有源电缆、但它只需要提供600mA、而不需要提供完整的3、6A。

    [/报价]

    是的、您应该没问题。 为了安全起见、我建议使用600mA、但这里可以是 LDO、而不是3A 所需的降压稳压器

    我们是否需要清除电池电量耗尽标志? 当设置该位且 PP5V 变为可用时、如果 USB-C 供电方断开连接、会发生什么情况? 当 PP5V 在下一个插入事件时可用时是否复位、或者它是否从不通过任何睡眠/待机/空闲模式复位?

    如果需要供电、则需要清除电池电量耗尽标志。 对于"仅受电"、电池无电标志可以保持设置状态。

    电池无电标志仅在执行"DBFG" 4CC 命令(I2C)、桶形插孔事件(GPIO)时或存在下电上电且 PD 控制器处于电池无电状态(来自 VIN3V3)时复位。 启用或禁用 PP5V 对电池电量耗尽标志状态没有影响。

    器件电源由 VIN3V3控制、而不是 PP5V 控制。 PP5V 为电缆供电和供电要求提供5V、但不用于实际为 IC 本身供电。

    [引述 userid="652059" url="~/support/power-management-group/power-management/f/power-management-forum/1506362/tps25751-bq25792-as-usb-pd-source-and-sink/5791213 #5791213"]

    我们是否需要清除电池电量耗尽标志? 当设置该位且 PP5V 变为可用时、如果 USB-C 供电方断开连接、会发生什么情况? 如果 PP5V 在下一个插入事件时可用、是否复位、或者它是否从不通过任何睡眠/待机/空闲模式复位?

    这意味着->器件关闭(PP5V 无电压)=仅灌电流/器件开启(PP5V 存在)=灌电流和拉电流

    [/报价]

    如上所述、实际上只有3种方法可以将电池电量耗尽标志置为无效。 "DBFG"、桶形插孔检测 GPIO、并对 VIN3V3进行下电上电。

    要从受电方更改为供电方(使用电源轨)、您需要断开供电方、然后移除并重新应用 VIN3V3、以重新引导 PD 控制器。 基本上、如果 PD 控制器从 VBUS 电源引导(无 VIN3V3)、则会设置电池无电标志。 如果 PD 控制器从 VIN3V3 (而不是 VBUS)引导、则不会设置电池无电标志。

    [引述 userid="652059" url="~/support/power-management-group/power-management/f/power-management-forum/1506362/tps25751-bq25792-as-usb-pd-source-and-sink/5791213 #5791213"]

    这种行为实际上会大有裨益、因为这意味着我们可以将 TPS 设置为"源偏好"角色、并让用户根据器件在导通之前是导通还是关断/插接进来来选择源/接收端。

    如果不是这种情况、您似乎暗示我们可以将 Barrle_Jack_Event 配置为"GPIO"并短暂切换以清除标志?

    [/报价]

    如果您要使用桶形插孔事件清除电池电量耗尽标志、建议将 GPIO 置为有效并使其保持为高电平、而不是进行切换。

    但是、如果该位不是由于存在 PP5V 的插头事件而切割的、则仍应通过对器件进行下电上电来清除该位、例如移除 PD 源并关闭 PP5V 以完全关闭 TPS。 (清除该位)如果器件现在已开启(PP5V 现在存在)、则 TPS 现在将能够拉出和灌入电流。 正确?

    将 PP5V 替换为 VIN3V3、它应该是正确的。

    如果我能理解表"8-7. 状态"一节中所述的步骤进行比较。 但我不太明白这意味着什么。 我也找不到有多长时间(T)-在表上方提到。

    该表提供了有关电源状态的更多信息、而不是专门针对电池无电的情况、在这里没有太大帮助。

    谢谢。此致、

    Chris

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    嗨、Chris!

    再次感谢您帮助我更好地理解这个相当复杂的 IC!

    我本来会直接从 PP5V 生成(LDO) VIN3V3的-这就是我提到它的原因。 我没有澄清、抱歉!

    到目前为止很完美! 这种解决办法应该使我们能够做我们想要的一切。

    最后一个问题:

    我不太明白 Barrle_Jack_Event 的作用。 它会清除电池电量耗尽标志、但还会根据上升沿/下降沿将 PORT_CONTROL.UnconstrainedPower 和 TX_SCEDB.SourceInputs[0]设置为 true 或 false。

    但是、这有什么作用? 我假设它会与 BQ25792进行通信、即它应使用其备用电源输入并消耗所需的电流(通过 VBUS)以达到编程的充电电流和系统负载。

    这似乎并不可取、因为它会使 USB-C 电源过载? 因此、我假设切换引脚只是复位电池无电位、但实际上并不会进入不受限的电源状态。

    也许我完全错了我的假设!

    谢谢、祝大家愉快

    Stephan

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    尊敬的 Stephan:

    无约束的电源和源输入是特定于 PD 消息传递的位、用于指示系统的功率功能。 就必须确定这一点。 主要用于通信。


    我确实需要进行更正、电池标志清除不一定会发起电源角色交换。

    实际上、现在您已经拥有系统电源并且不需要电池电量耗尽、它将启动 VBUS 断开连接以重新协商合约。

    如果在"端口 控制0x29"寄存器中设置了"启动切换至供电方"位、则在重新协商时、它将尝试协商端口为供电方。

    如果您未设置该位、则端口将采用"Port Config (0x28)-> Type-C 状态机"中设置的配置。

    那么似乎没有必要、因为这会使 USB-C 源过载? 这就是为什么我假设切换引脚只是复位电池电量耗尽位、但实际上并不会进入不受限的电源状态。

    它不应使 USB-C 电源过载。 如果设置了"启动"位、它可能会请求切换为供电方、但如果 Type-C 供电方是仅供电方、则 Type-C 供电方可能会拒绝该位。

    在重新协商时、端口将根据两端支持的内容协商角色、不应"强制"电源角色。

    总之、Barrel_Jack_Event 上升沿的"SD"将清除电池无电标志、并根据上升/下降沿将不受限制的电源和源输入字段设置为高电平或低电平。 在上升沿、还会触发 Type-C 端口上的连接重新协商。

    根据"发起切换至供电方"位的状态、也会相应地进行切换  5月 尝试成为供电方、但如果 Type-C 端口上连接的设备仅为供电方、则 TPS25751不会强制任何内容、并且可能会最终用作受电方。

    切换可能没有问题、但会使这两个字段无效。


    但是这有什么作用? 我假设它会与 BQ25792进行通信、即它应使用其备用电源输入并消耗所需的电流(通过 VBUS)以达到编程的充电电流+系统负载。[/quot]

    主要作用是禁用电池无电标志、该标志将允许 PD 控制器切换为供电方。

    它此时不与 BQ25792进行通信以指示其使用其他功耗。

    谢谢。此致、

    Chris

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    非常感谢 Chris!

    问题已解决/所有问题均已回答!

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    谢谢。此致、

    Chris