【導讀】隨著智能電子產品電池容量的不斷增加，快速充電成為提升用戶體驗的一個重要考量。目前，市場處于多種充電標準共存的局面，但是隨著USB Type-C接口標準應用的推廣， USB-PD有望在未來的快速充電市場中獲得越來越多的統御力。
與目前的快速充電協議相比，基于USB Type-C的USB-PD協議優(yōu)勢很明顯：其可以承載3A或5A的電流（傳統的USB A型或B型接口最大承載電流只有1.7A），有利于提升充電的功率，最高的傳輸功率可以達到100W；同時接口中定義了用于功率傳輸協議通訊的專有通道(CC1/CC2)，可以在充電和受電設備間完成智能的自適應充電調節(jié)，提升充電效率。加之USB Type-C在數據傳輸方面的優(yōu)勢——支持USB 3.1高達10Gbps的速率——以及支持正反插的特性，因此隨著USB Type-C的廣泛應用USB-PD協議的市場滲透率將快速增長。
為了響應這一市場趨勢，技術公司也正在積極推進基于USB-PD的充電解決方案的開發(fā)。日前，Power Integrations公司（以下簡稱PI）和Cypress聯合推出了一款針對智能移動設備充電器應用、兼容USB-PD協議的20W AC-DC電源轉換器參考設計DER-533，向著未來的快速充電市場邁出了重要的一步。這一參考設計中，實現了USB-PD標準的Profile 2要求，能夠通過標準3A、USB Type-C線纜提供5V/3A和9V/2.2A的功率傳輸，并且能夠滿足DoE6能效要求，空載功耗低于30 mW。
在該參開設計的開發(fā)中，PI和Cypress各自拿出了自己最具競爭力的技術——PI創(chuàng)新的InnoSwitch-CP高度集成的隔離反激拓撲開關IC，和Cypress的USB Type-C端口控制器EZ-PD CCG2——簡言之，PI的產品負責高效率的電源管理，Cypress的技術則確保基于功率傳輸協議的智能控制。
PI的InnoSwitch-CP芯片一直是其引以為豪的產品，由于采用了專利的FluxLink技術，InnoSwitch-CP芯片跨接在AC/DC轉換器初級和次級兩端，通過磁感耦合它既實現了高性能的次級反饋控制，也兼具初級反饋控制電路簡單的特性，具有顯著的性價比優(yōu)勢。同時，由于次級反饋控制具有紋波小、動態(tài)性能好的優(yōu)勢，因此在功率比較大的應用場合InnoSwitch-CP產品更能夠顯現出它的優(yōu)勢，這也正好契合了快速充電市場功率日益增加的需求。此外，由于采用的同步整流，InnoSwitch-CP芯片可實現更高的效率，并能夠避免初次級的MOSFET交越導通，確保了方案的可靠性。
圖1，PI的InnoSwith-CP采用了創(chuàng)新的磁感耦合技術，實現了更高的性價比
InnoSwitch-CP中的“CP”意思是恒定功率，這意味著其可在USB-PD協議中提供持續(xù)恒定的大功率輸出，在不同輸入電壓、負載、溫度及批量生產條件下輸出穩(wěn)壓精度均優(yōu)于3%，并且在整個功率范圍內以高于90%的效率工作。
圖2，InnoSwitch-CP的功率特性，可確保在USB-PD協議充電中提供持續(xù)恒定的大功率輸出
在該方案的智能充電控制端，Cypress的CCG2 USB Type-C控制器的表現也可圈可點。該器件中，包含了一個ARM Cortex-M0 處理器及32KB 閃存，集成了Type-C 收發(fā)器、終端電阻及系統級的ESD保護電路，出廠前已經固化了滿足USB-IF 要求的固件程序。為了滿足能耗標準的要求，CCG2的低功耗性能也很出色，在進入“深度睡眠” 狀態(tài)時僅消耗2.5μA電流。
不過，CCG2 USB Type-C控制器最顯著的優(yōu)勢還在于其靈活性，由于其具有可編程性，用戶可以根據需要定義設備在充電過程中的角色——充電端或受電端；另一方面，未來可以根據USB-PD標準的變化更新固件，以適應USB-IF 規(guī)范的更新修改。
圖3，CCG2 USB Type-C控制器框圖
總之，PI和Cypress推出的這款USB-PD充電器方案集成了雙方的優(yōu)勢技術，在基于USB-PD的快速充電市場開啟之初，提供了一個經典的范例。未來雙方將如何聯手在市場上圈地，讓我們拭目以待。
圖4，PI和Cypress聯合推出的充電器參考設計DER-533電路圖
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