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一种基于Type-C PD协议的手机快速充电方案
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更新于2023-05-29
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快速充电技术无疑是目前智能手机厂商研发和宣传的重点之一,其方案包括高通的Quick Charge,联发科的Pump Express,以及自主研发的私用技术等等。这些技术的充电协议不同,相互之间无法快速充电。随着USB Type-C接口的普及,Power Delivery(PD) 协议不仅为包括手机在内的所有采用Type-C接口的电子设备提供了统一的快速充电标准,而且加速了电池直充方案的研发和普及。本文结合实际项目,完成了一套完整的基于PD协议的手机快充系统,包括了手机和充电器的软硬件设计,灵活的可编程充电协议和完善的充电流程。此方案已经成功地应用到知名品牌的手机产品中,取得了很好的效果。
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一种基于一种基于Type-C PD协议的手机快速充电方案协议的手机快速充电方案
快速充电技术无疑是目前智能手机厂商研发和宣传的重点之一,其方案包括高通的Quick Charge,联发科的
Pump Express,以及自主研发的私用技术等等。这些技术的充电协议不同,相互之间无法快速充电。随着USB
Type-C接口的普及,Power Delivery(PD) 协议不仅为包括手机在内的所有采用Type-C接口的电子设备提供
了统一的快速充电标准,而且加速了电池直充方案的研发和普及。本文结合实际项目,完成了一套完整的基于
PD协议的手机快充系统,包括了手机和充电器的软硬件设计,灵活的可编程充电协议和完善的充电流程。此方
案已经成功地应用到知名品牌的手机产品中,取得了很好的效果。
快速充电技术无疑是目前智能手机厂商研发和宣传的重点之一,其方案包括高通的Quick Charge,联发科的Pump Express,以及自主研发的私
用技术等等。这些技术的充电协议不同,相互之间无法快速充电。随着USB Type-C接口的普及,Power Delivery(PD) 协议不仅为包括手机
在内的所有采用Type-C接口的电子设备提供了统一的快速充电标准,而且加速了电池直充方案的研发和普及。本文结合实际项目,完成了一套
完整的基于PD协议的手机快充系统,包括了手机和充电器的软硬件设计,灵活的可编程充电协议和完善的充电流程。此方案已经成功地应用到
知名品牌的手机产品中,取得了很好的效果。
一 一 PD充电器硬件结构充电器硬件结构
典型的手机充电器的硬件结构(以基于Dialog方案的高通QC2.0快充协议为例)如图 1所示。iW626作为QC2.0协议控制器,经由USB口的
D+/D-信号和手机侧AP进行供电协商,然后通过光耦控制原边的AC/DC控制器iW1780完成输出电压的调整。
图 1 基于Dialog方案的高通QC2.0快充协议的充电器硬件框图
基于PD协议的充电器电路可以维持AC/DC部分不变,只是将QC协议控制器替换为PD控制器[1],比如Cypress半导体的CCG2(Type-C
Controller GeneraTIon 2)。 CCG2 是早通过USB-IF的PD控制器之一,内部包含ARM® Cortex®-M0处理器和完备的PD协议收发器,可以满足
充电器,主机,附件,EMAC线缆等各种支持Type-C口的应用,在苹果,联想,HP,Dell,小米,乐视等一线品牌客户都有众多的量产。
采用CCG2PD控制器和Dialog AC/DC控制器的充电器电路简图如图 2所示,CCG2通过Type-C口的CC信号和手机AP进行PD协议沟通,然
后通过PWM控制光耦将电压和电流需求反馈到AC/DC进行输出调节。CCG2会通过采样VBUS来保证PD协议状态机的可靠运转,并且根据PD状
态通过MOSFET控制VBUS的通断。另外CCG2也可以通过D+/D-支持QC3.0协议, 在同一个Type-C口上实现PD和QC的共存(实际工作时两者
不能同时起用,用户可以定义优先级和使能策略)。PD快充除了可以进行调压充电,还可以进行电流调节,实现电流精调或者大电流充电甚至
直充。CCG2可以使用内部ADC进行电压电流采样,进行闭环控制和OVP/OCP/UVP保护。CCG2的保护机制是软件控制的,因此实时性不够,
可以充当AC/DC控制器保护的辅助或者冗余。Cypress的第三代PD控制器CCG3在精简BOM的同时,集成了内部硬件的OCP/OVP等保护机制,
提高了ADC精度,提供了的大电流直充方案,已经在多个手机客户开始了评估设计。


















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