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锂电快充方案:TypeC-PD/QC诱骗芯片的常用型号,升降压(充电)芯片选型

2024-02-01 04:56:51阅读 2

  TypeC-PD 是未来消费电子供电的大势所趋,它可以仅用一根TypeC线缆,来输送 3.0V~21V 可调 的电源,最大功率可达 100W(USB-PD4.0貌似也要出来了,电压翻番,功率翻倍)。并且不影响原有的USB通信。TypeC-24Pin接口可用于传输 USB2.0/3.0/3.1/3.2/4的信号,雷电的接口也在雷电3之后一致使用了TypeC

  TypeC-PD的应用不限于手机快充,更多受益的是笔记本用户。背电脑出门,不用像以前另外拿着个砖头电源和线,不用担心忘记带电源而他人其他品牌的接口不一致。也不用担心手机、移动硬盘、外接扩展坞的线缆不通用,都只要一条TypeC线搞定。鉴于大多数的笔记本电脑没有独显(笔记本 CPUTDP 多在15W以下),65W的氮化镓电源即可满足多数需求,选购多口输出还可以同时给手机用,轻巧便携。

  现在越来越多的消费品都希望加上 快充 来增加卖点,除了手机、手表之外,还有像小风扇、电动牙刷、剃须刀、电子烟这类的日用品。这些物品很多都没有 CPU/MCU,很难像手机一样有完善的电源管理。实现快充就需要 PD / QC诱骗芯片 + 升降压充电IC 组合的帮忙。

PD及快充 - 扫盲链接

一文读懂USB TypeC与USB-PD。TypeC引脚定义-24P 16P 6P,CC1、CC2的作用,USB-PD介绍,USB2.0/3.0接口类型一览

一文看懂存在于手机端的那些快充协议

手机快充协议科普 | 细数那些让人抓狂的手机快充协议

一篇文章带你了解常见快充协议



一些常用的PD / QC诱骗芯片选型


IP2721(TSSOP-16):
集成 PD2.0/PD3.0 UFP 协议,5/9/12/15/20V固定电压输出,只支持PD。
英集芯官网上的 PD IC 大多是给输出端用的,除了IP2716可同时作为DFP/UFP,其他都是只能做输出。而PD诱骗IC,官网没有介绍。但却可以搞到芯片和手册,真是神奇。
IP2721 英文手册
IP2721 中文手册

CH224(QFN20-3*3,ESSOP-10):
只支持PD3.0/2.0,BC1.2,自动检测VCONN 及模拟 E-Mark 芯片,最高支持 100W 功率。(手册上没提QC,但还是连接了DPDM,详情不了解,毕竟有可能为了规避专利授权)
USB PD受电协议芯片CH224 - 官网资料下载
没错,就是生成CH340的那个沁恒。

HUSB238(DFN-10):
支持PD3.0 V1.3、QC、BC1.2 DCP、CDP和SDP和Apple 5V2.4A。
集成负载开关驱动,可驱动PMOS或者负载开关芯片。可由I2C 通信实现高级PDO申请。VIN,GATE最高耐压30V,CC1 和 CC2 引脚25V高压保护。Cable应用可模拟eMarker功能,适用于电流大于3A应用。VBUS过压和欠压保护。过温保护,过温保护门限可配置。
HUSB238 官网资料下载

FS312(SOP8大小改的SOP10,与CH340K封装一样):
支持PD、PPS、QC,支持调整,不支持I2C。官网及手册完善程度不如HUSB238。
优先级:PD/PPS>QC>FCP>AFC
带3.3VLDO输出。DP 和 DM 耐压均大于 12V。CC1 和 CC2 耐压均大于 30V。
FS312 官网资料下载

LDR6321(TSSOP-16):
USB PD、QC 和 AFC 协议。
体积略大,功能跟其他的也差不多。
LDR6321 官网资料下载

XSP01(MSSOP-10):
仅PD。9V/12V。奇葩,只能调整这两种电压。
https://www.dianyuan.com/upload/community/2019/10/30/1572418863-34898.pdf
https://www.dianyuan.com/upload/community/2019/12/11/1576068826-34563.pdf
XSP05:5~20V。仅PD。
https://www.dianyuan.com/upload/community/2020/01/10/1578644609-39572.pdf
XSP09:PD、QC。
整个系列的手册比较乱,没有详尽参数,功能没什么优点,小作坊通病,不建议用。


升降压充电芯片选型


没有USB-PDQC以前,从USB取电给设备充电。因为USB输出只有5V,所以充电要么降压,要么升压,不会有同时需要升降压的场合。

而转用USB-PD后,你很难保证用户使用的充电器支持PD/QC等协议,而且也不能保证用户的充电器支持5~20V整个范围的电压调整。如果产品使用多串的锂电,较为简单的方案是 PD/QC诱骗IC + 降压充电IC。但考虑到用户范围,也为了扩展产品适用性,要保证即使老旧的5V电源也能使设备正常工作,这时一般都会选用升降压(充电)IC

应用比较多的有诸如 ISL9237、bq25703A、bq25700A 这些经典型号,升降压,支持多节锂电串联
鉴于最近国外IC涨价潮和断供的可能性,升降压IC更推荐国产南芯,国产厂商对快充电源管理这块还是比较有经验,放心使用。
南芯升降压充电IC选型页


单节锂电,或者多节并联的情景,可选用英集芯的 IP5358,单芯片集成度很高,自带PD多协议诱骗、降压充电、QC/PD多协议升压输出、电量指示。


相关连接:
充电头网:大功率移动电源升降压方案

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