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多口PD快充市场爆发,这家公司推出10款解决方案
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随着USB Type-C接口的应用越来越普及,USB PD电源的需求也不断增长,PD 电源控制芯片供应商之间的竞争也越来越激烈。在国产半导体崛起的大背景下,有一家芯片设计公司,作为USB PD 领域的一匹黑马,从一个无名的半导体品牌到千万级芯片出货量供应商,仅用不到2年时间,它就是慧能泰半导体(Hynetek Semiconductor)。

慧能泰走自主创新路线,迄今为止有用二十多个专利获得正式授权,其中包括六个中国、美国发明专利授权。与此同时,慧能泰坚持高品质路线,在产品定义、开发设计和测试老化方面按照工业级的高标准来进行,品质控制走在国产半导体的前列。慧能泰PD产品支持18W到150W的功率范围,也支持双口和多口的智能分配功率应用,是PD电源市场极具竞争力的选择。本文介绍慧能泰在多口USB PD的各类方案,供广大攻城狮参考。

一、慧能泰1C1A方案

目前市场最受欢迎的多口充电器主要是1C1A双口充电器,即行业内常说的A+C双口充电器。慧能泰提供多种不同智能功能分配方案供大家参考。

方案一:如图1所示,该方案最大优势是A口和C口在任何使用场景均支持快充,这是众多消费者都希望的。但从技术及成本考虑,它具有一些劣势,比如BUCK-BOOST成本高,EMI比较难处理,以及A口工作在18W QC模式下而此时C口同时输出5V3A时,对AC-DC输出端同步整流电路带载能力是不小挑战。

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表1:1C1A A口支持QC快充方案运用功率分配示例

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图1:1C1A方案一原理框图

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图2:采用1C1A方案一的SlimQ 65W GaN 1C1A 双口PD旅充

方案二:如图3所示,A口是固定5V2.4A输出,由于C口母线电压在5.2V-20V范围内变动,所以A口仅需要一个100% Duty的BUCK 即可稳定输出5.1V。该方案成本低,电路简单,唯一缺点是A口不支持快充。

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表2:1C1A A口5V2.4A方案常见运用功率分配示例

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图3:1C1A方案二原理框图

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图4:采用1C1A方案二的图拉斯/南孚双口PD旅充

方案三:如图5所示,该方案是慧能泰目前主推的1C1A方案,它的优势是A口不采用价格高,线路复杂,EMI难整的BUCK-BOOST,而是采用价格低廉,线路简单的BUCK就可以实现A单独使用时支持QC等快充功能。双口使用时C口依然支持PD快充,但A口会变为5V2.4A模式。

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表3:1C1A A口单独使用QC快充,同时使用时A口5V2.4A方案运用功率分配示例

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图5:1C1A方案三原理框图

综上所述, 1C1A双口三种方案各有优劣,唯一不变的是慧能泰提供的非常实用,智能功率分配功能。即在A口闲置不用时,C口将提供最大设计功率输出给终端设备充电,若检测到A口插入终端设备,立刻将C口功率分出一部分给A口使用。而C口仅降低输出电流,依然保持PD高压快充功能。这与市面众多双插退5V方案相比,可以给用户完全不一样的体验。

二、慧能泰2C方案

目前常见双C方案分为双C盲插和大小C两类,而常见大小C的实现方式又有两种。

方案一:双C盲插,如图6所示,双C盲插的优势是任意某口单独使用均为最大功率输出,同时使用均分功率输出,消费者不需要花时间去识别C口功率大小。典型运用案例如表4所示。

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表4:双C盲插方案运用功率分配示例

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图6:双C盲插方案原理框图

方案二:大小双C方案一,如图7所示,出于成本、外形尺寸及效率等综合考量,大功率C1口将作主回路直接去控制AC-DC,中间无DC-DC转换,以达到最高效率目的;而小功率C2口可以通过BUCK-BOOST 配合慧能泰专门为18W定制的低成本方案HUSB338A来实现。该方案同样支持智能功率分配来达到最大功率有效利用。典型运用案例如表5所示。

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表5:大小双C方案运用功率分配示例

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图7:大小双C方案一原理框图

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图8:Belkin 68W GaN双口 PD旅充(采用大小双C方案一)

方案三:大小双C方案二,如图9所示,对于某些项目对产品尺寸及效率没有较高要求,也不愿意去采用BUCK-BOOST的工程师来说,可以采用AC-DC输出母线电压,后级每个C口均采用BUCK来实现PD快充。该方案调试相对简单,特别C1口工作在5V时AC-DC同步整流电路电流不会太大,这样相关器件选型、散热及变压器设计相对容易。

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图9:大小双C方案二原理框图

三、慧能泰1C2A方案

在USB-A到USB-C过渡阶段,A+C多口运用及要求可谓五花八门,如图10和图12所示,它是1C2A的快充方案,该方案最大优势是任何一个USB口在单独使用时均支持快充功能,任何A口与C口组合使用时支持功率分配.一个典型运用案例如表6所示。

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表6:1C2A方案运用功率分配示例

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图10:1C2A方案一原理框图

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图11:1C2A产品外观

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图12:1C2A方案二原理框图

四、慧能泰2C1A 方案

上面我们有介绍双C的方案,目前过渡阶段为了满足市场对A口的现实需求,往往在产品开发时还是会考虑增加1个A口,如图13所示,该方案是在AC-DC输出一母线电压后每个USB口通过BUCK转换来实现。采用慧能泰C口协议HUSB350可以灵活实现多口任意组合智能功率分配.典型运用如表7所示。

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表7:2C1A方案运用功率分配示例

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图13:2C1A方案原理框图

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图14:1C2A产品外观(图片来自网络)

五、慧能泰2C2A方案

对于更多USB口运用,如2C2A,我们提供如图15和图16两个方案供您设计参考。当然这种多口运用有非常多的实现方法及组合运用,有兴趣工程师欢迎与我们交流。

2C2A方案一,如图15所示,2C功率可以任意定义,比如双C盲插和大小功率任意双C均可。A口任何场景使用时均可支持快充功能。典型运用可参考表7所示。

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表7:2C2A方案一之87W功率分配示例

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图15:2C2A方案一原理框图

2C2A方案二:如图16所示,处于成本或尺寸考虑,C2口固定18W PD,当C2和A口使用时来降低C1输出功率,到达输出功率最大利用。A口部分,可以采用双A协议实现任意A口单独使用支持QC3.0,同时使用共享5V3A。典型运用可参考表8所示。

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表8:2C2A方案二之65W功率分配示例

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图16:2C2A方案二原理框图

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图17:2C2A产品外观
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