USB PD 控制器和降压变换器用例：电动工具

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电动工具原本可以是手持式、便携式，或者是固定的。但电动工具中电池电源的兴起则给该行业带来了革命性的变化，它为用户提供了更大的移动性、更长的运行时间和更高的性能。部分电动工具制造商甚至开始将 USB Type-C 和 USB 供电 (PD) 端口集成到其充电器或电源适配器中。这些充电器可以在为电动工具的电池充电的同时，也为其他 USB Type-C 兼容设备充电，例如智能手机、平板电脑或其他低功耗配件（见图 1）。

对带有 USB Type-C 或 USB PD 端口的电动工具来说，拥有一个能够协商设备间电力传输并管理电池源和电动工具之间的电压或电流水平，以避免损坏电池或设备的解决方案非常重要。

本用例将介绍MPS MPF52002、MP4248和MP4581 在电动工具中的应用，它们能够为电动工具提供完整的解决方案。其中USB PD 控制器允许设备通过 USB Type-C 连接协商并供电，它可以实现更快的充电速度和更高的功率传输能力；而具有超低静态电流的高效率降压变换器则有助于为系统中的其他电源轨供电，并扩展电池电量。

MPF52002 是一款高度集成的 USB PD 控制器，它具有集成 32 位 ARM Cortex-M0 微控制器。该器件支持自动双角色电源 (DRP) 切换或接收器端口，并且通过CC 引脚支持固件更新。MPF52002 采用 QFN-24 (4mmx4mm) 封装，并具有以下功能特性：

• 标准功率范围 (SPR) 模式下具有 3.3V 至 21V 总线电压 (V_BUS) 范围，带放电功能
• 扩展功率范围 (EPR) 模式下，通过外部 V_BUS分压电阻支持高达 48V的 V_BUS
• 4.6V 至 5.5V 输入电压 (V_IN) 范围
• 支持具有PPS 的 USB PD 3.1、USB Type-C 2.1 和 TCPC 2.0
• 支持 USB PD 交替模式，可用于显示端口

MP4248 是一款集成了两个下管电源开关的升降压变换器。该器件可在一定的输入电源范围内提供高达 140W 的峰值输出功率，并且效率超高。MP4248 还具有以下优势：

• 3.6V 至 36V 启动输入电压范围
• 1V 至 36V 输出电压 (V_OUT) 范围，精度为 1%
• 高达 98% 的峰值效率
• 精确的输出电流 (I_OUT) 监控 (IMON) 功能
• 符合 USB PD 3.1 EPR AVS 和 PPS 规范
• 采用 QFN-20 (3mmx5mm) 封装

MP4581 是一款集成功率 MOSFET的高效率、超低静态电流 (I_Q)同步降压变换器，它采用小尺寸 SOIC-8EP 封装。该变换器可调节电池电压以实现稳定的供电，并可延长电动工具的整体电池寿命。MP4581 还具有以下功能特性：

• 8V 至 100V V_IN 范围
• 1V 至 30V V_OUT 范围
• 15µA 典型 I_Q
• 2μA 最大关断电流 (I_SD)

要了解 MPF52002 或 MP4581 的更多信息及其适用的其他应用，请参阅 MPS 网站上的USB 充电端口 和降压变换器 相关页面。表 1 显示了其他相关解决方案。

表1: 相关解决方案