PI力推兼容USB-PD標準快速充電器參考設計

　智能設備的充電問(wèn)題日益成為生活中面臨的一個(gè)小麻煩，以USB接口標準充電已經(jīng)演變成很多人為智能設備充電的首選。但是傳統的USB接口面臨的問(wèn)題是充電功率不夠大，無(wú)法對除了智能手機之外的很多設備供電。而USB Power Delivery Specification(USB PD)是一個(gè)利用USB接口實(shí)現最大可供給100W電力的標準，該標準最早由USB推廣小組在2012年7月份制定，旨在為用戶(hù)提供更強大的電源充電方案。

目前，USB 2.0的最大供給電力為2.5W（5V、500mA），USB 3.0為4.5W（5V、900mA）。不進(jìn)行數據收發(fā)，只面向便攜終端的驅動(dòng)和內置充電電池的充電等用途時(shí)，“USB Battery Charging”標準雖然提高了供給電力，但最大供給電力也只有7.5W（5V、1.5A）。而USB PD標準可以承載更高的電壓和電流，供電能力最高100W，分10W、18W、36W、60W和100W五級“規格”。電壓采用5V、12V和20V，電流為1.5A、2A、3A和5A。不但可以為移動(dòng)設備供電，甚至還能給筆記本、顯示器直接供電。值得一提的是，100W供電能力不僅限于新的USB 3.0，上代USB 2.0同樣可以兼容，但需要通過(guò)官方認證的USB數據線(xiàn)。

毫無(wú)疑問(wèn)，USB-PD標準標準不僅能提供現有如智能手機之類(lèi)已經(jīng)習慣于用USB充電的設備，還可以支持諸如筆記本電腦、小型服務(wù)器和部分顯示器等一些功率在100w以下的便攜設備的供電需求。在這些市場(chǎng)驅動(dòng)下，USB Type C作為新的USB-IF 標準，其纖薄的插頭設計且可承載3A或5A的電流，正反向雙向均可插入，配置專(zhuān)有通道(CC1/CC2) 用于功率傳輸協(xié)議的通訊，并易于實(shí)現高達100 W的功率傳輸。

由于USB-PD標準中規定的充電的電流和電壓均有所提升，因此對充電電路的要求也隨之提升。另一方面，生活節奏的加快，對快充技術(shù)的需求日益增加，快速充電技術(shù)的原理也是用更大的功率對設備進(jìn)行充電，以縮短充電時(shí)間。這些需求無(wú)疑成為電源廠(chǎng)商研發(fā)新的電源管理器件的市場(chǎng)驅動(dòng)力。

致力于高能效電源轉換的高壓集成電路業(yè)界的領(lǐng)導者Power Integrations公司順應市場(chǎng)的需求，與Cypress 半導體聯(lián)合推出一款適合智能移動(dòng)設備充電器應用的兼容USB-PD協(xié)議的20W AC-DC電源轉換器參考設計。該設計同時(shí)采用了Cypress的EZ-PD CCG2 C型USB端口控制器與Power Integrations的InnoSwitch-CP的離線(xiàn)式恒壓/恒流反激式開(kāi)關(guān)IC，可使設計師實(shí)現快速、緊湊和高能效且符合各項標準的電源適配器設計。

InnoSwitch-CP通過(guò)提供恒功率輸出特性，針對USB-PD 應用中輸出電壓變化的特點(diǎn)進(jìn)行了方案優(yōu)化，恒功率的傳輸特性可以降低浪費的成本并增加功率的利用率，使得電池供電的設備在任何既定輸出電壓條件下均可從充電器獲取最大功率，從而節省充電時(shí)間并降低成本。通過(guò)直接對輸出電流和電壓加以控制，從而實(shí)現精確的功率變換；內部集成同步整流驅動(dòng)而實(shí)現高效設計–滿(mǎn)足所有能效標準。InnoSwitch-CP IC采用Power Integrations公司創(chuàng )新的FluxLink技術(shù)，不僅省去光耦電路的次級側控制器，還可實(shí)現次級側控制，從而提供快速動(dòng)態(tài)響應、優(yōu)異的恒壓/恒流調整率和極低的空載功耗。FluxLink技術(shù)還可輕易實(shí)現安全的同步整流工作，有助于設計出極高效率的電源。 

InnoSwitch-CP配合Cypress USB Type-C 接口控制器CCG2組成的參考設計，完全滿(mǎn)足Type-C 和USB-PD 應用的輸出功率達20W的參考設計，可編程的解決方案–適應USB-PD 推廣過(guò)程中可能出現的很多無(wú)法預料的新的設計要求及更新，整個(gè)設計以很低的BOM成本實(shí)現高度集成，并提供高效的轉換效率及很低的空載功耗。