一种基于Type-C PD协议的手机快速充电方案.doc
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1、一种基于Type-C PD协议的手机快速充电方案热点突击!快充大一统时代到来?与【Type-C快充技术论坛】众专家共觅良机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
2、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 PD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
3、 Controller GeneraTIon 2)。 CCG2 是最早通过USB-IF认证的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案例。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
4、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,提供了最优的
5、大电流直充方案,已经在多个手机客户开始了评估设计。图 2 基于Cypress CCG2方案的PD和QC快充协议的充电器硬件框图二 TYPE-C PD 控制器本设计在充电器和手机侧都采用了赛普拉斯第二代Type-C PD控制器 CCG2。手机侧芯片支持死电池(Dead Battery)充电,同时采用了1.6mm*2.0mm 的CSP封装,外部器件也仅有几个电阻电容,节省了布局布线面积2;充电器则采用QFN封装的芯片,降低贴片和测试成本,并且解决了无220V AC输入时连接手机的漏电问题。 CCG2使用了带有 32 KB闪存的 32 位48 MHz ARM Cortex-M0 处理器,具有完备的U
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