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使用集成降壓-升壓充電器實(shí)現(xiàn)更快的 USB 充電和更小的通用充電解決方案

2512949 2022-11-24 | pdf | 253.72KB | 次下載 | 免費(fèi)

資料介紹

用于鋰離子 (Li-ion) 和鋰聚合物 (Li-poly) 電池的通用電池充電器以及用于移動(dòng) (OTG) 充電的 USB 3.0 供電 (PD)應(yīng)用包括無人機(jī)、智能手機(jī)、平板電腦、無繩吸塵器、便攜式醫(yī)療設(shè)備、無線揚(yáng)聲器和電子銷售點(diǎn)設(shè)備。在這些應(yīng)用中，設(shè)計(jì)人員一直被迫減少充電時(shí)間和外形尺寸、提高功率密度和降低成本。用于鋰離子 (Li-ion) 和鋰聚合物 (Li-poly) 電池的通用電池充電器以及用于移動(dòng) (OTG) 充電的 USB 3.0 供電 (PD)應(yīng)用包括無人機(jī)、智能手機(jī)、平板電腦、無繩吸塵器、便攜式醫(yī)療設(shè)備、無線揚(yáng)聲器和電子銷售點(diǎn)設(shè)備。在這些應(yīng)用中，設(shè)計(jì)人員一直被迫減少充電時(shí)間和外形尺寸、提高功率密度和降低成本。降壓-升壓電池充電器與 USB PD 相結(jié)合，可以開發(fā)快速、高效、通用的輸入充電解決方案。但這些都不是簡(jiǎn)單的設(shè)備，設(shè)計(jì)它們以支持 USB OTG 規(guī)范可能需要花費(fèi)大量時(shí)間。這會(huì)增加成本并影響設(shè)計(jì)進(jìn)度。由于需要遵守 USB 快速角色交換 (FRS) 時(shí)序和控制標(biāo)準(zhǔn)，以確保提供電力的設(shè)備可以快速成為電力消費(fèi)者，從而保證不間斷的數(shù)據(jù)連接，因此設(shè)計(jì)過程可能會(huì)變得更加復(fù)雜。降壓-升壓電池充電器與 USB PD 相結(jié)合，可以開發(fā)快速、高效、通用的輸入充電解決方案。但這些都不是簡(jiǎn)單的設(shè)備，設(shè)計(jì)它們以支持 USB OTG 規(guī)范可能需要花費(fèi)大量時(shí)間。這會(huì)增加成本并影響設(shè)計(jì)進(jìn)度。由于需要遵守 USB 快速角色交換 (FRS) 時(shí)序和控制標(biāo)準(zhǔn)，以確保提供電力的設(shè)備可以快速成為電力消費(fèi)者，從而保證不間斷的數(shù)據(jù)連接，因此設(shè)計(jì)過程可能會(huì)變得更加復(fù)雜。對(duì)于 USB PD 通用充電應(yīng)用，設(shè)計(jì)人員可以通過轉(zhuǎn)向簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)流程并支持實(shí)施功能齊全的緊湊型降壓-升壓充電解決方案的集成充電器來解決其中的許多問題，這些解決方案能夠以較少的部件數(shù)量提供高功率和快速充電和高功率密度。對(duì)于 USB PD 通用充電應(yīng)用，設(shè)計(jì)人員可以通過轉(zhuǎn)向簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)流程并支持實(shí)施功能齊全的緊湊型降壓-升壓充電解決方案的集成充電器來解決其中的許多問題，這些解決方案能夠以較少的部件數(shù)量提供高功率和快速充電和高功率密度。本文簡(jiǎn)要考慮了基于 USB 3.0 和 USB Type-C? 的通用充電需求，以及實(shí)施降壓-升壓通用輸入 USB OTG 和 FRS 解決方案的復(fù)雜性。然后將回顧使用集成設(shè)備的優(yōu)勢(shì)，然后介紹本文簡(jiǎn)要考慮了基于 USB 3.0 和 USB Type-C? 的通用充電需求，以及實(shí)施降壓-升壓通用輸入 USB OTG 和 FRS 解決方案的復(fù)雜性。然后將回顧使用集成設(shè)備的優(yōu)勢(shì)，然后介紹德州儀器德州儀器(TI) 的集成降壓-升壓充電解決方案，該解決方案具有雙輸入選擇器和 USB PD 3.0 OTG 和 FRS 支持。還將介紹一個(gè)支持評(píng)估模塊，以幫助設(shè)計(jì)人員著手開發(fā)具有 OTG 和 FRS 功能的下一個(gè)通用輸入 USB PD 充電器。(TI) 的集成降壓-升壓充電解決方案，該解決方案具有雙輸入選擇器和 USB PD 3.0 OTG 和 FRS 支持。還將介紹一個(gè)支持評(píng)估模塊，以幫助設(shè)計(jì)人員著手開發(fā)具有 OTG 和 FRS 功能的下一個(gè)通用輸入 USB PD 充電器。通用和 OTG 充電以及 FRS 的復(fù)雜性通用和 OTG 充電以及 FRS 的復(fù)雜性通過建立標(biāo)準(zhǔn)化連接器，USB Type-C 有助于開發(fā)通用交流電源適配器并減少電子垃圾。但標(biāo)準(zhǔn)化連接器只是一個(gè)因素。便攜式設(shè)備的電池中有不同數(shù)量的電池，適配器額定功率和 5 到 20 伏特的電壓也有很大的差異。不同適配器額定值和不同電池電壓的組合意味著 USB PD 充電解決方案架構(gòu)復(fù)雜且具有挑戰(zhàn)性（圖 1）。通過建立標(biāo)準(zhǔn)化連接器，USB Type-C 有助于開發(fā)通用交流電源適配器并減少電子垃圾。但標(biāo)準(zhǔn)化連接器只是一個(gè)因素。便攜式設(shè)備的電池中有不同數(shù)量的電池，適配器額定功率和 5 到 20 伏特的電壓也有很大的差異。不同適配器額定值和不同電池電壓的組合意味著 USB PD 充電解決方案架構(gòu)復(fù)雜且具有挑戰(zhàn)性（圖 1）。圖 1：USB PD 充電解決方案的內(nèi)部設(shè)計(jì)可能很復(fù)雜，因?yàn)樗仨氝m應(yīng)廣泛變化的電池組配置和適配器電壓。（圖片來源：德州儀器）圖 1：USB PD 充電解決方案的內(nèi)部設(shè)計(jì)可能很復(fù)雜，因?yàn)樗仨氝m應(yīng)廣泛變化的電池組配置和適配器電壓。（圖片來源：德州儀器）首先，USB PD 控制器（U4）必須識(shí)別適配器包括：USB電池充電規(guī)范修訂版1.2（USB BC1.2）、標(biāo)準(zhǔn)下行端口（SDP）、充電下行端口（CDP）、專用充電端口（DCP）、高壓專用充電端口（HVDCP），甚至非標(biāo)準(zhǔn)適配器。在 USB PD 控制器和適配器之間進(jìn)行通信之后，輸入電源路徑管理和電流感測(cè)單元 (U1) 開啟背靠背功率 MOSFET，將來自 VBUS 的輸入電壓連接到降壓-升壓充電器的輸入端 ( U2). 輸入電源路徑管理單元還通過檢測(cè)電阻檢測(cè)輸入電壓和電流，以支持過壓和過流保護(hù)。首先，USB PD 控制器（U4）必須識(shí)別適配器包括：