高集成, 可重复刻录USB-C程序的电源设计与应用

近年来，USB-C PD充电应用已日渐普及, 各家公司对自己产品都有一套程序。因此，可重复刻录的协议IC就变得很有弹性，随时根据不同的产品需求，而进行更改，缩短开发时程。另外，消费性电子产品众多，如何共享同一个充电器，也相对重要，外出时，只要携带一只充电器出门就可以满足手机、平板、笔电的使用，对消费者来说，是一大福音。为此，高集成，可重复刻录的USB-C电源就相对显得重要。通嘉科技借着多年在电源IC设计上的经验，开发出许多相对应的产品，可重复刻录的协议IC，支持 PD/PPS/QC4+等协议，加上提高效率的同步整流IC，提出整个高集成的电源方案。图(一)

图1：高集成电源设计方案

为了协助厂商快速开发出USB-C充电器，通嘉科技提供IC的选型表，厂商可依照不同输出瓦数自由选择一次侧，同步整流控制器以及通过USB-IF 官方认证之PD3.0/PPS识别芯片作为USB-C充电器参考设计。

表一：支持USB PD 一系列完整芯片方案

表一中显示，18W采用集成MOSFET 方案之一次侧控制芯片及二次侧同步整流芯片。简单的设计，让整个方案零件数不大于60颗，简化PCB设计及降低PCB板打件生产成本。

其中一次侧控制芯片LD9535C集成650V/1.4Ω MOSFET，当中PWM芯片支持QR/CCM mode双模控制方式，超低启动电流(3μA)，待机能耗 < 65mW @230Vac，支持OVP, UVP，Vcc OVP，OTP 等多种保护方式，并且采用SOP-8小型化封装。二次侧同步整流芯片LD8926AX采用自供电设计，不需要另外增加辅助绕组来给IC供电，节省成本。同步整流MOS可以放在上下桥位置，用户可以选择适当的位置来得到最佳的EMI 效果。支持CCM 及DCM 操作模式，低工作电流(Ivcc<200μA)，快速关断，整个延迟<30nS。一样采用SOP-8小型化封装。图2显示其应用参考线路。

图2：LD9535C + LD8926AX 应用参考线路图

USB-C协议芯片支持OTP / MTP

表二中，通嘉科技推出的USB-C协议芯片，采用不同形式的封装，能够满足客户各种需求。协议IC支持PPS规格，电压及电流采用专利控制线路设计，使调整规格可以精细到10mV/step、25mA/step。并提供可程序化的过电压保护、过电流保护、低电压保护及过温度保护。

表二：通嘉科技USB-C 协议芯片

图3 是LD6620应用参考线路，支持PD+PPS+QC4.0+QC3.0+QC2.0，是一款可用于USB-C系统，内嵌16Kbyte MTP，可客制化充电协议，支持输出线材补偿。

图3：LD6620应用参考线路图

快速充电的兴起

自从iPhone 8/iPhone X首次导入USB-C PD充电技术之后，在iPhone 8或后续机型上使用快速充电功能。您可以在30分钟内，为iPhone充电多达50%电池电量，让USB-C PD充电器的需求开始蓬勃发展，也让手机大量导入PD标准逐渐大势底定，吸引更多厂家相继投入。快充今年会成为各产品的标配，会以18W~45W为主流(过往标准为10W)，高阶旗舰机已有业者推出45W直充方案。以上的介绍，希望能为读者带来帮助，加快有意投入USB-C PD 充电器市场的厂家开发速度。