與目前的快速充電協(xié)議相比，基于USB Type-C的USB-PD協(xié)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(shí)接口中定義了用于功率傳輸協(xié)議通訊的專(zhuān)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，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(zhù)USB Type-C的廣泛應用USB-PD協(xié)議的市場(chǎng)滲透率將快速增長(cháng)。

 

為了響應這一市場(chǎng)趨勢，技術(shù)公司也正在積極推進(jìn)基于USB-PD的充電解決方案的開(kāi)發(fā)。日前，Power Integrations公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)PI）和Cypress聯(lián)合推出了一款針對智能移動(dòng)設備充電器應用、兼容USB-PD協(xié)議的20W AC-DC電源轉換器參考設計DER-533，向著(zhù)未來(lái)的快速充電市場(chǎng)邁出了重要的一步。這一參考設計中，實(shí)現了USB-PD標準的Profile 2要求，能夠通過(guò)標準3A、USB Type-C線(xiàn)纜提供5V/3A和9V/2.2A的功率傳輸，并且能夠滿(mǎn)足DoE6能效要求，空載功耗低于30 mW。

 

在該參開(kāi)設計的開(kāi)發(fā)中，PI和Cypress各自拿出了自己最具競爭力的技術(shù)——PI創(chuàng )新的InnoSwitch-CP高度集成的隔離反激拓撲開(kāi)關(guān)IC，和Cypress的USB Type-C端口控制器EZ-PD CCG2——簡(jiǎn)言之，PI的產(chǎn)品負責高效率的電源管理，Cypress的技術(shù)則確?；诠β蕚鬏攨f(xié)議的智能控制。

 

PI的InnoSwitch-CP芯片一直是其引以為豪的產(chǎn)品，由于采用了專(zhuān)利的FluxLink技術(shù)，InnoSwitch-CP芯片跨接在A(yíng)C/DC轉換器初級和次級兩端，通過(guò)磁感耦合它既實(shí)現了高性能的次級反饋控制，也兼具初級反饋控制電路簡(jiǎn)單的特性，具有顯著(zhù)的性?xún)r(jià)比優(yōu)勢。同時(shí)，由于次級反饋控制具有紋波小、動(dòng)態(tài)性能好的優(yōu)勢，因此在功率比較大的應用場(chǎng)合InnoSwitch-CP產(chǎn)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(chǎng)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(shí)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(shù)，實(shí)現了更高的性?xún)r(jià)比

 

InnoSwitch-CP中的“CP”意思是恒定功率，這意味著(zhù)其可在USB-PD協(xié)議中提供持續恒定的大功率輸出，在不同輸入電壓、負載、溫度及批量生產(chǎn)條件下輸出穩壓精度均優(yōu)于3%，并且在整個(gè)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(xié)議充電中提供持續恒定的大功率輸出

 

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(diǎn)。該器件中，包含了一個(gè)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(chǎng)前已經(jīng)固化了滿(mǎn)足USB-IF 要求的固件程序。為了滿(mǎn)足能耗標準的要求，CCG2的低功耗性能也很出色，在進(jìn)入“深度睡眠” 狀態(tài)時(shí)僅消耗2.5μA電流。

 

不過(guò)，CCG2 USB Type-C控制器最顯著(zhù)的優(yōu)勢還在于其靈活性，由于其具有可編程性，用戶(hù)可以根據需要定義設備在充電過(guò)程中的角色——充電端或受電端；另一方面，未來(lái)可以根據USB-PD標準的變化更新固件，以適應USB-IF 規范的更新修改。

 

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(shù)，在基于USB-PD的快速充電市場(chǎng)開(kāi)啟之初，提供了一個(gè)經(jīng)典的范例。未來(lái)雙方將如何聯(lián)手在市場(chǎng)上圈地，讓我們拭目以待。

 

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