最新基于Type-C的充電設(shè)計(jì)合集

Type-C是USB接口的一種連接介面，不分正反兩面均可插入，大小約為8.3mmTImes;2.5mm，和其他介面一樣支持USB標(biāo)準(zhǔn)的充電、數(shù)據(jù)傳輸、顯示輸出等功能。Type-C由USB Implementers Forum制定，在2014年獲得蘋果、谷歌、英特爾、微軟等廠商支持后開始普及。

第一個(gè)優(yōu)勢(shì)，就是最為人所知的無方向性，通俗說就是可以正反插，估計(jì)這也是蘋果放棄之前使用的Thunderbolt 2接口的重要原因。

第二個(gè)優(yōu)勢(shì)是Type-C非常淺薄，約8.3x2.5mm的大小放在移動(dòng)設(shè)備上并不突兀，應(yīng)用在筆記本電腦之上更是節(jié)省空間了三分之二的空間。

第三個(gè)優(yōu)勢(shì)在于其完整支持USB 3.1的全部功能，比如提供高達(dá)100W的供電、最高10Gbps的傳輸速率、傳輸影音信號(hào)等。

得益于Type-C以上三個(gè)優(yōu)勢(shì)，特別的是，Type-C的功率傳輸是雙向的，這意味著它擁有兩種發(fā)送功率方式，即用戶不僅可以用筆記本為移動(dòng)設(shè)備充電，也可以利用其它設(shè)備或移動(dòng)電源為筆記本充電。

一、QC3.0+USB PD二合一Type-C車用充電器解決方案

方案概述

Type-C是新一代的USB接口，正反都可以插，USB PD輸出電壓可提供5V、9V、12V、15V、20V等多種選擇，功率最大可以達(dá)到100W電力，而且Type-C接口很細(xì)小，所以適合筆電、平板到手機(jī)，以至小小的周邊產(chǎn)品都可以配備。而QC3.0乃是為手機(jī)量身打造，輸出電壓以每 200mV 為增量，于3.6V 至 20V 的電壓范圍內(nèi)，讓手機(jī)選擇最適合的電壓與理想的充電電流，進(jìn)而將電能損耗最小化、提升充電效率并改善熱表現(xiàn)。單一Type-C接口輸出的QC3.0+USB PD二合一車用充電器，讓使用者可以方便的對(duì)手機(jī)、平板與筆電充電。

方案框圖

方案特性

本方案最高功率可達(dá)60W，采用MCU與開放式軟件設(shè)計(jì)，能自動(dòng)識(shí)別負(fù)載充電協(xié)議為QC3.0或USB PD，并共享一個(gè)Type-C接口，具有成本低，彈性大的優(yōu)點(diǎn)。MCU采用市場(chǎng)應(yīng)用最廣的ARM Cortex M0系列，以本公司代理的義法 (ST Micro) STM32F030K6，搭配仙童 (Fairchild) FUSB302 Type-C控制器，與安森美( ON Semi) QC3.0識(shí)別IC NCP4371，電源控制芯片則采用安森美升降壓(Buck-Boost) IC NCP81239。

本方案輸入由汽車電池點(diǎn)煙座提供大功率電源，經(jīng)由安森美的升降壓電源轉(zhuǎn)換控制芯片NCP81239驅(qū)動(dòng)功率開關(guān)，以調(diào)節(jié)輸出電壓與電流。MCU 負(fù)責(zé)識(shí)別、判斷負(fù)載充電需求與控制升降壓電源轉(zhuǎn)換芯片，以輸出負(fù)載所需的電源規(guī)格，采用的是義法STM32F030K6。MCU可直接連接Buck Boost IC內(nèi)建的I²C bus來設(shè)定負(fù)載所需的輸出電壓值，電壓設(shè)定采每100mV為增量，超越QC3.0所需的200mV增量規(guī)格。NCP81239搭配四顆Power Mosfet開關(guān)、一顆電感、與濾波電容，根據(jù)輸出入電壓差可自動(dòng)調(diào)整為升壓 (BOOST) 或降壓 (BUCK) 架構(gòu)，輸出5V~20V，符合USB PD需求的電壓規(guī)格。

本方案負(fù)載充電協(xié)議支持QC3.0與USB PD，并共享一個(gè)Type-C接口。Type-C與USB PD協(xié)議是經(jīng)由偵測(cè)USB接口的CC1與CC2訊號(hào)，并透過仙童的Type-C控制IC FUSB302，經(jīng)由I²C接口與MCU連接。QC3.0快充協(xié)議則采用安森美的QC3.0 控制IC NCP4371連接USB接口的D+/D-訊號(hào)。MCU負(fù)責(zé)識(shí)別、判斷負(fù)載充電需求與控制升降壓電源轉(zhuǎn)換芯片，以輸出負(fù)載所需的電源規(guī)格。

主要IC：

.MCU： ST micro STM32F030K6

.Type-C Controller： Fairchild FUSB302

.QC3.0 HVDCP Controller： ON NCP4371

.Buck Boost Power Controller： ON Semi NCP81239

.LDO： MPS MP2013

系統(tǒng)功能

汽車點(diǎn)煙座輸入接口， Input voltage： 12V，

Type-C 輸出接口， Output voltage @Max. load current如下：

.QC3.0： 3.6V~12V @3A，

.USB PD： 5V/9V/12V/15V/20V @3A

滿載平均效率約95%

自動(dòng)識(shí)別負(fù)載充電接口，QC3.0 由D+/D-識(shí)別充電協(xié)議，USB PD由CC1/CC2識(shí)別充電協(xié)議

二、低成本的USB Type-C Only電源適配器方案

Type-C接口有最大3A的供電能力，總共15W的功率，已能滿足大多數(shù)手機(jī)和其它手持設(shè)備的應(yīng)用。RT7213/15集成了CC檢測(cè)和P-MOS驅(qū)動(dòng)，搭配初級(jí)側(cè)RT7713/15，是低成本的5V/3A適配器不錯(cuò)的選擇。

下圖是由RT7713和RT7213組成的符合Type-C規(guī)范的原邊回饋(PSR)電源適配器，是一種最容易入手的電源解決方案。

RT7213按照規(guī)范的要求完成總線狀態(tài)識(shí)別、輸出的控制和電流供應(yīng)能力的設(shè)定。

RT7713是一顆SOT23-6的PSR控制器，支持CCM/QR工作模式，并具有良好的瞬態(tài)負(fù)載響應(yīng)性能。

下圖是另外一種解決方案(SSR)，它帶有二次側(cè)的回饋控制功能，RT7215在RT7213的基礎(chǔ)上有了輸出電壓的控制能力。

三、Realtek Type-C快充電源解決方案

方案概述

Realtek推出了一款USB 3.1 Type-C控制芯片(RTS5442)，內(nèi)建了Type-C Power Delivery控制單元，支持PD2.0的規(guī)格并且減少了系統(tǒng)BOM cost，可輕易設(shè)計(jì)完成支持一個(gè)USB 3.1 Type-C電源控制及傳輸?shù)腢SB 3.1 Type-C產(chǎn)品。

方案特性

RTS5400整合CC與PD 控制器且內(nèi)含SPI Flash，且無須外掛震蕩器并支持Type-C 連接控制功能，使用QFN24 4mmX4mm封裝，周邊組件精簡(jiǎn)，可大幅縮短開發(fā)時(shí)程，并輕易設(shè)計(jì)體積小而精巧的產(chǎn)品。此外RTS5442符合現(xiàn)行Type-C的最新規(guī)格，讓開發(fā)者易 于設(shè)計(jì)，同時(shí)易于節(jié)省開發(fā)成本，幫助客戶創(chuàng)造出更精美小巧差異化的產(chǎn)品。