USB升壓-降壓直流轉換充電IC充電系統解決方案

為多個外設生成USB Type-C（也稱為 USB-C）充電電源需要一個靈活的DC/DC轉換器，該轉換器可與控制器配合使用，為相應設備提供所需的電壓和電流能力。隨著功率密度的增加，特別是在多電源端口或集線器應用中，效率變得至關重要，并且需要最低的功率損耗以最大限度地減少內部熱量。用于 USB 電源的可編程電源（PPS）規范為電源轉換設備集成增加了更多功能

PPS標準是USB PD規范（usb.org）的一部分，主要側重于促進電池的快速充電。PPS電源可以每10秒與用電設備交換一次數據，因此電源可以根據接收USB電源的設備設置的條件動態調整輸出電壓和電流。PPS功能允許對電壓和電流進行微小的逐步變化。接收受電設備可以請求源進行這些更改。這種電源控制是降低功率轉換損耗的有效方法，當專用電池充電器增加另一級轉換損耗時，這尤其有用。

隨著USB-C的出現，工程師和消費者都迷上了通用電池充電的概念。一般來說，消費者需要多種不同類型的適配器來為他們的不同設備充電。

設計一種通用充電解決方案的愿望，幾乎可以從任何輸入源為電池充電，這使得降壓-升壓轉換器成為工程師的最愛。

通用充電系統和DC-DC轉換器

在設計通用充電系統時，工程師們非常重視降壓-升壓轉換器，因為它們能夠有效地為電池充電，而不管輸入電壓是高于還是低于電池電壓。然而，設計工程師希望添加更多功能，而不僅僅是單向充電，為此，其他組件是必要的。

為了支持USB移動（OTG）規范，充電系統通常在適配器斷開連接時采用DC-DC轉換器為外部設備供電。

圖形描述了不同電池供電設備所需的不同類型的充電器

這通?？紤]到電源效率低下，以保持此DC-DC轉換器導通，從而導致大量的靜態功耗。這種權衡是設計工程師在尋求在電源解決方案中實現快速角色交換時必須面對的。

功率和尺寸是充電解決方案的關鍵

可以說，在創建充電解決方案時，最重要的設計考慮因素是電源效率。為了使充電系統有用，它必須具有節能性;這意味著輸入和輸出之間必須有最小的功率損耗。

面積是一個重要的設計考慮因素，與功耗密切相關。如今，消費者要求智能音箱等產品縮小尺寸。不幸的是，縮小功耗低下的系統通常不可行。

USB PD充電解決方案示例的框圖

例如，假設一個系統在給定一定面積的情況下以熱量的形式耗散大量功率?，F在，如果我們要將該系統縮小到面積的一半，同時保持功率恒定，那么每個面積的熱量將是兩倍。這樣，每個區域的高功耗可能導致系統不可靠，在極端情況下會導致系統故障。

對于設計人員來說，這可能是在縮小充電系統規模時需要克服的一個顯著障礙。

使用RECOM直流/直流轉換器進行USB充電

現有的USB標準允許的最大充電電流為500mA（USB 1.0，2.0）或900mA（USB 3.0），快速充電電流限制為1.5A。充電IC設備可以安全提供的功率量可以通過在D+和D線上放置固定電壓或在兩個數據線連接之間安裝一個電阻器來識別，該電阻告訴便攜式設備它已連接到專用充電端口（DCP）。

不幸的是，不同的制造商有不同的規格，因此沒有通用的解決方案

適用于不同便攜式設備制造商的各種DCP電阻配置

為了避免這種混淆，USB3.1標準引入了電池充電規范，允許便攜式設備與充電器通信，以設置適合不同便攜式設備和所用連接器變體（A型，B型，微型B型，C型）的充電功能的可變輸出電壓，電流和功率限制。

但是，即使配備USB-C連接器的便攜式設備仍可以通過傳統充電器充電，因為USB標準向后兼容，與專用USB 3.1充電IC相比，充電時間可能更長。

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