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使用集成降压-升压充电器实现更快的 USB 充电和更小的通用充电解决方案

2512949 2022-11-24 | pdf | 253.72KB | 次下载 | 免费

资料介绍

用于锂离子 (Li-ion) 和锂聚合物 (Li-poly) 电池的通用电池充电器以及用于移动 (OTG) 充电的 USB 3.0 供电 (PD)应用包括无人机、智能手机、平板电脑、无绳吸尘器、便携式医疗设备、无线扬声器和电子销售点设备。在这些应用中，设计人员一直被迫减少充电时间和外形尺寸、提高功率密度和降低成本。用于锂离子 (Li-ion) 和锂聚合物 (Li-poly) 电池的通用电池充电器以及用于移动 (OTG) 充电的 USB 3.0 供电 (PD)应用包括无人机、智能手机、平板电脑、无绳吸尘器、便携式医疗设备、无线扬声器和电子销售点设备。在这些应用中，设计人员一直被迫减少充电时间和外形尺寸、提高功率密度和降低成本。降压-升压电池充电器与 USB PD 相结合，可以开发快速、高效、通用的输入充电解决方案。但这些都不是简单的设备，设计它们以支持 USB OTG 规范可能需要花费大量时间。这会增加成本并影响设计进度。由于需要遵守 USB 快速角色交换 (FRS) 时序和控制标准，以确保提供电力的设备可以快速成为电力消费者，从而保证不间断的数据连接，因此设计过程可能会变得更加复杂。降压-升压电池充电器与 USB PD 相结合，可以开发快速、高效、通用的输入充电解决方案。但这些都不是简单的设备，设计它们以支持 USB OTG 规范可能需要花费大量时间。这会增加成本并影响设计进度。由于需要遵守 USB 快速角色交换 (FRS) 时序和控制标准，以确保提供电力的设备可以快速成为电力消费者，从而保证不间断的数据连接，因此设计过程可能会变得更加复杂。对于 USB PD 通用充电应用，设计人员可以通过转向简化设计流程并支持实施功能齐全的紧凑型降压-升压充电解决方案的集成充电器来解决其中的许多问题，这些解决方案能够以较少的部件数量提供高功率和快速充电和高功率密度。对于 USB PD 通用充电应用，设计人员可以通过转向简化设计流程并支持实施功能齐全的紧凑型降压-升压充电解决方案的集成充电器来解决其中的许多问题，这些解决方案能够以较少的部件数量提供高功率和快速充电和高功率密度。本文简要考虑了基于 USB 3.0 和 USB Type-C® 的通用充电需求，以及实施降压-升压通用输入 USB OTG 和 FRS 解决方案的复杂性。然后将回顾使用集成设备的优势，然后介绍本文简要考虑了基于 USB 3.0 和 USB Type-C® 的通用充电需求，以及实施降压-升压通用输入 USB OTG 和 FRS 解决方案的复杂性。然后将回顾使用集成设备的优势，然后介绍德州仪器德州仪器(TI) 的集成降压-升压充电解决方案，该解决方案具有双输入选择器和 USB PD 3.0 OTG 和 FRS 支持。还将介绍一个支持评估模块，以帮助设计人员着手开发具有 OTG 和 FRS 功能的下一个通用输入 USB PD 充电器。(TI) 的集成降压-升压充电解决方案，该解决方案具有双输入选择器和 USB PD 3.0 OTG 和 FRS 支持。还将介绍一个支持评估模块，以帮助设计人员着手开发具有 OTG 和 FRS 功能的下一个通用输入 USB PD 充电器。通用和 OTG 充电以及 FRS 的复杂性通用和 OTG 充电以及 FRS 的复杂性通过建立标准化连接器，USB Type-C 有助于开发通用交流电源适配器并减少电子垃圾。但标准化连接器只是一个因素。便携式设备的电池中有不同数量的电池，适配器额定功率和 5 到 20 伏特的电压也有很大的差异。不同适配器额定值和不同电池电压的组合意味着 USB PD 充电解决方案架构复杂且具有挑战性（图 1）。通过建立标准化连接器，USB Type-C 有助于开发通用交流电源适配器并减少电子垃圾。但标准化连接器只是一个因素。便携式设备的电池中有不同数量的电池，适配器额定功率和 5 到 20 伏特的电压也有很大的差异。不同适配器额定值和不同电池电压的组合意味着 USB PD 充电解决方案架构复杂且具有挑战性（图 1）。图 1：USB PD 充电解决方案的内部设计可能很复杂，因为它必须适应广泛变化的电池组配置和适配器电压。（图片来源：德州仪器）图 1：USB PD 充电解决方案的内部设计可能很复杂，因为它必须适应广泛变化的电池组配置和适配器电压。（图片来源：德州仪器）首先，USB PD 控制器（U4）必须识别适配器包括：USB电池充电规范修订版1.2（USB BC1.2）、标准下行端口（SDP）、充电下行端口（CDP）、专用充电端口（DCP）、高压专用充电端口（HVDCP），甚至非标准适配器。在 USB PD 控制器和适配器之间进行通信之后，输入电源路径管理和电流感测单元 (U1) 开启背靠背功率 MOSFET，将来自 VBUS 的输入电压连接到降压-升压充电器的输入端 ( U2). 输入电源路径管理单元还通过检测电阻检测输入电压和电流，以支持过压和过流保护。首先，USB PD 控制器（U4）必须识别适配器包括：